Uno dei problemi scientifici più affascinanti, argomento di intenso dibattito nell¿ambito della Biologia, riguarda i meccanismi alla base dell'evoluzione, in particolare, come la variabilità genetica è prodotta e mantenuta per rendere gli organismi adattabili ai cambiamenti ambientali e quindi in grado di evolvere. Nel 1942 Conrad Waddington ipotizzò l¿esistenza di una variabilità genetica criptica che è mantenuta nascosta a causa della robustezza dei processi di sviluppo. Se, tuttavia, uno stress ambientale è sufficientemente forte da superare questa robustezza, allora le vie di sviluppo possono cambiare e manifestare la variante genetica criptica. Negli ultimi anni è stato dimostrato che nelle mosche e nelle piante le mutazioni del gene Hsp90 sono in grado di indurre, a bassa frequenza, molte diverse alterazioni di sviluppo. Ciò ha suggerito che la riduzione della quantità di Hsp90 possa rendere i processi di sviluppo più sensibili ai cambiamenti genetici e quindi funzionare come un accumulatore di variabilità genetica criptica. Tuttavia, è stato recentemente dimostrato che la proteina Hsp90 regola i meccanismi di silenziamento mediati dai Piwi-interacting RNAs (piRNAs), che hanno la funzione di mantenere repressi gli elementi trasponibili e le sequenze ripetute. Lo stress da calore è in grado di indurre de novo varianti fenotipiche ereditabili per mutagenesi inserzionale dovuta alla de-regolazione degli elementi trasponibili. Questo suggerisce un meccanismo alternativo secondo il quale gli organismi sono tenuti in uno stato di variabilità limitata tramite la repressione degli elementi trasponibili, ma con la possibilità di un rapido aumento della variabilità genetica, provocato dall¿attivazione degli stessi elementi, in presenza di cambiamenti ambientali, generando così uno stato di plasticità evolutiva indotta.
In natura, i cambiamenti ambientali possono indurre varianti morfologiche a causa della suscettibilità degli organismi allo stress e pertanto giocano un ruolo attivo nell¿evoluzione dei genomi attraverso l¿induzione di variabilità genetica e la selezione dei genotipi più adatti anche per quanto riguarda la risposta allo stress.
Lo stress potrebbe essere visto, come suggerito da Hans Selye15, come una "risposta non specifica del corpo a qualsiasi domanda". Sono noti diversi tipi di stress e, a differenza dello stress temporaneo delle condizioni sperimentali, i cambiamenti ambientali possono diventare stabili e continuare a produrre i loro effetti fino a quando l¿adattamento ha luogo.
Si sa che, dopo heat shock, i genomi subiscono un silenziamento sostanziale, probabilmente come protezione dai danni provocati da un ¿folding¿ scorretto delle proteine. Tuttavia, poichè la funzionalità di alcune proteine è essenziale per la sopravvivenza, il loro folding corretto deve essere assicurato dall¿azione dei ciaperoni. In presenza di uno stress ambientale, il genoma è fisiologicamente protetto dall¿abbassamento del suo metabolismo, mentre la sua plasticità adattativa è aumentata dall¿attività dei trasposoni. Secondo questo punto di vista, in natura il silenziamento dei trasposoni protegge gli individui e, quando inattivato da stress ambientali, protegge le popolazioni aumentando le loro potenzialità adattative.
In base ai risultati ottenuti in precedenza, noi abbiamo suggerito un meccanismo, che ci proponiamo di saggiare con questo progetto, secondo il quale gli organismi sono tenuti in uno stato di variabilità limitata tramite la repressione degli elementi trasponibili, ma con la possibilità di un rapido aumento della variabilità genetica, provocato dall¿attivazione degli stessi elementi, in presenza di cambiamenti ambientali, generando così uno stato di plasticità evolutiva indotta.
Alla luce delle recenti discussioni in campo mondiale sugli effetti del riscaldamento globale, in particolare sulla biodiversità, riteniamo che questi esperimenti possano avere grande rilevanza ai fini della comprensione dei fenomeni evolutivi e della previsione sulla sopravvivenza delle specie. I risultati già ottenuti e descritti nella precedente sessione sono stati pubblicati su riviste di grande impatto come Nature, Chromosoma e Genetics.