Gli esseri umani condividono i geni con gli animali che vanno in letargo, questo cambierà la cura di diverse malattie
Uno studio condotto da genetisti americani suggerisce che i geni delle specie che vanno in letargo giacciono dormienti dentro di noi. Se riuscissimo a svelare il loro funzionamento, potremmo essere in grado di curare malattie come il diabete o l'Alzheimer.
Per sopravvivere per mesi senza cibo né acqua, gli animali in letargo superano tutti i limiti della biologia. I loro muscoli non si atrofizzano, la loro temperatura corporea scende quasi a zero, mentre il cervello e il metabolismo rallentano drasticamente.
Queste capacità affascinano da tempo i ricercatori, ma fino ad ora nessuno si era chiesto se noi umani potessimo fare lo stesso. Questa è l'ipotesi avanzata da un team di ricercatori dell'Università dello Utah, negli Stati Uniti.
Lo studio pubblicato sulla rivista Science suggerisce che, sebbene nascosta nel nostro corpo, portiamo questa resilienza anche nel nostro DNA. In altre parole, i geni che alimentano il letargo, e che fino ad ora sembravano esclusivi del regno animale e vegetale, potrebbero, in fondo, essere dormienti dentro di noi. Comprendere e svelare i loro meccanismi potrebbe rappresentare un passo rivoluzionario nel trattamento delle malattie croniche e neurodegenerative.
Anatomia del letargo
Per svelare il meccanismo del letargo, gli scienziati si sono concentrati su un cluster di geni FTO (fat mass and obesity associated). Gli animali in letargo li usano per controllare l'accumulo di grasso e di energia durante l'inverno.
Per noi umani, questa specifica sequenza di DNA rappresenta un fattore di rischio genetico più forte per l'obesità. Negli animali in letargo, tuttavia, questa regione serve ad attivare o disattivare l'attività genica.
Sono queste regioni non codificanti che aiutano gli esseri in letargo ad aumentare di peso prima dell'inverno e a bruciare i grassi in modo efficiente durante il sonno.
Inserendo cluster di geni FTO nel DNA dei topi, i risultati hanno mostrato che alcuni hanno guadagnato o perso peso a seconda della dieta a cui erano sottoposti. Altri hanno anche mostrato alterazioni nel recupero della temperatura corporea o nel metabolismo.
"Quando eliminiamo uno degli elementi in questa piccola e apparentemente insignificante regione del DNA, l'attività di centinaia di geni cambia", ha spiegato Susan Steinwand, coautrice dello studio, citata in una dichiarazione dell'Università dello Utah.
I dieci inibitori del metabolismo
Questi regolatori del DNA non creano geni. Invece, rimuovono i blocchi che limitano la flessibilità del metabolismo. Gli scienziati sospettano che gli animali in letargo si siano evoluti per perdere questo tipo di restrizione.
La principale differenza tra gli esseri umani e gli animali in letargo potrebbe quindi risiedere nel modo in cui viene regolato questo insieme di geni. Questa capacità potrebbe anche significare che un giorno potremmo essere in grado di regolare il nostro metabolismo in modi simili.
Adattamento biologico
Per trovare questi indizi genetici, il team di genetisti ha prima cercato regioni di DNA che sono rimaste stabili nella maggior parte dei mammiferi per oltre 100 milioni di anni, ma che hanno rivelato recenti e drastici cambiamenti nelle specie in letargo. Esistono solide prove che questi improvvisi cambiamenti nel DNA siano il risultato di specifici adattamenti al comportamento ibernativo.
Una volta identificati questi cluster genici, i ricercatori hanno poi studiato topi a digiuno. L'astinenza riflette alcune condizioni biologiche osservate durante il letargo, tra cui un ridotto apporto energetico e un metabolismo più lento.
Il team ha identificato i geni attivati o disattivati durante questo periodo e ha mappato quelli chiamati geni "centrali" responsabili della regolazione delle più ampie reti di regolazione genetica.
Molte regioni alterate negli organismi in letargo erano, curiosamente, localizzate in prossimità di questi geni centrali. Queste sovrapposizioni indicano che i cambiamenti evolutivi potrebbero aver modificato gli interruttori di controllo genetico per supportare il letargo.
Questi elementi regolatori identificati sembrano essere cruciali per il coordinamento delle funzioni metaboliche e neurologiche e, secondo gli autori dello studio, rappresentano ora obiettivi chiave per future indagini genetiche.
Imparare molto dagli animali
Invece di inventare nuovi tratti, l'evoluzione degli animali in letargo potrebbe aver infranto le barriere metaboliche. Sebbene gli esseri umani non abbiano ancora queste barriere, i loro geni possiedono gli stessi strumenti di base.
Ciò significa che, avendo una struttura genetica identica a quella di queste specie, dobbiamo solo identificare gli interruttori di controllo per attivare queste caratteristiche tipiche degli animali in letargo.
Queste scoperte potrebbero rappresentare un punto di partenza per nuove ricerche, aprendo innumerevoli possibilità per la medicina e la genetica. Se identifichiamo e sfruttiamo questi interruttori regolatori, potremmo trovare nuovi modi per gli esseri umani di sopravvivere a stress metabolici estremi, invertire il declino legato all'età o curare malattie croniche.
Comprendere i processi genetici legati al letargo potrebbe, quindi, rappresentare un'opportunità per trovare nuovi approcci al trattamento di malattie degenerative e metaboliche. Se questi meccanismi sono nascosti nel genoma umano, allora dobbiamo trovare il modo di attivarli e imparare dagli ibernanti come migliorare la nostra salute.
Riferimenti alla notizia
Susan Steinwand, Cornelia Stacher Hörndli, Elliott Ferris, Jared Emery, Josue D. Gonzalez Murcia, Adriana Cristina Rodriguez, Riley J. Spotswood, Amandine Chaix, Alun Thomas, Crystal Davey & Christopher Gregg. Conserved noncoding cis elements associated with hibernation modulate metabolic and behavioral adaptations in mice. Science