Svelati i segreti dell’orologio biologico del ciclo vitale degli animali

La vita, come si sa, è formata da svariati fasi. E in biologia queste fasi danno forma a quello che viene definito ciclo vitale, differente per ogni specie. Sono stati necessari oltre 2000 anni affinché gli uomini comprendessero come la materia, attraverso il DNA, gestisse l'alternarsi di trasformazioni che subisce ogni organismo. Lo scorso 25 gennaio però, dopo studi decennali, alcuni scienziati hanno dichiarato di aver risolto uno degli enigmi fra quelli che erano rimasti legati allo sviluppo.

Con la pubblicazione di un articolo presso la rivista Nature, una equipe di biologi che lavorano al Queen Mary University di Londra ha infatti dichiarato di aver trovato il cronometro che scandisce il tempo di ciascun essere vivente. Il meccanismo che attiva i geni della crescita, dello sviluppo sessuale, del decadimento o della proliferazione costante di nuove cellule, che ci mantengono giovanili anche durante la terza età, se siamo particolarmente predisposti e fortunati. Per affrontare tale enigma, i biologi inglesi hanno deciso di studiare alcuni organismi modello e dopo le fasi preliminari dello studio la loro attenzione è ricaduta in alcune specie di vermi marini, tra cui l'anellide Owenia fusiformis. 

In verità, all'inizio del progetto, i ricercatori erano soprattutto interessati alla storia evolutiva di queste specie, ma dopo i primissimi risultati hanno deciso di ampliare il loro spettro di indagine. Hanno così sequenziato ben tre specie di vermi (oltre O.fusiformis hanno decodificato il genoma di Capitella teleta e di Dimorphilus gyrociliatus) per ricavarne informazioni relativi alla regolazione dello sviluppo durante le diverse fasi del ciclo vitale di questi organismi. Ed è qui che hanno scoperto "l'orologio biologico" delle tre specie, tra i geni Hox.

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I geni Hox non sono di certo una novità per questa tipologia di ricerca. Già da diversi decenni infatti si conosce il loro ruolo nei processi di crescita e di differenziazione dei tessuti nello sviluppo animale. Il primo gene Hox venne infatti isolato tra gli anfibi, all'interno del genere di rospi Xenopus da Eddy De Robertis nel 1984. Si tratta di un gruppo di geni che regolano lo sviluppo delle regioni del piano corporeo, principalmente lungo l'asse testa-coda di tutti gli animali, e anche in questo caso il loro supporto è essenziale, perché permettono in pratica all'embrione di questi anellidi marini di passare nelle differenti fasi che permettono la maturazione della larva in adulto.

I ricercatori del Queen Mary University hanno così combinato statisticamente le sequenze ottenute dalle tre specie di vermi con quelle appartenute ad altre 60 specie animali. Fra queste 60 specie c'erano specie anche molto lontane dagli anellidi, come mammiferi, insetti e crostacei. Ed è stato così, con un confronto statistico diretto delle varie sequenze che sono riusciti a scovare i geni Hox conservati fra tutte queste specie, responsabili nei gruppi più moderni dello sviluppo del tronco, della testa e della coda.

«Il nostro studio fornisce una prospettiva sull'evoluzione del ciclo di vita in Bilateria (gli animali dotati di simmetria bilaterale, tra cui noi esseri umani, N.d.R)» affermano i ricercatori londinesi nella discussione del loro articolo, dimostrandosi particolarmente fiduciosi riguardo ai potenziali progressi all'orizzonte. «I dati prodotti dal nostro studio infatti rivelano come un insieme ridotto di geni e di sequenze regolatrici potrebbero influenzare le differenze presenti nel ciclo di vita degli anellidi e forse anche in tutto il gruppo Bilateria. In futuro, studi funzionali comparativi di questi e altri geni riveleranno in che modo i cambiamenti temporali nell'espressione e nella regolazione genica hanno plasmato l'evoluzione delle larve e degli adulti degli animali».

Ovviamente non bisogna immaginare che le larve dei vermi marini possano contenere tutti i progressi presenti in altri gruppi. I vermi marini presentano infatti sola la bozza di quello che sarebbe stato successivamente utilizzato nelle altre specie, per formare e maturare i loro corpi. Questa scoperta però testimonia come la regolazione dello sviluppo e dei cicli vitali in molte classi di organismi presenta un'origine comune. Le larve dei vermi marini – che sono molto vicini alla base dell'albero evolutivo del regno degli animali – per esempio sono totalmente prive di tronco, mentre le forme successive già nelle primissime fasi ne presentano lo sviluppo. Eppure i geni Hox presenti nel genoma di questi animali sono gli stessi! Solo che le specie più moderne, come la nostra, hanno anticipato l'attivazione di questi geni (che invece rimangono molto a lungo silenti nel genoma dei vermi), inducendo così lo sviluppo di un tronco già a partire dall'embrione.