Sunday, December 30, 2007

Uomini e pesci: uguali geni, diversi colori

I meccanismi molecolari che regolano le colorazioni degli spinarelli sono gli stessi coinvolti nella determinazione del colore della carnagione delle diverse popolazioni umane.

Cosa accomuna gli uomini e gli spinarelli? Ben poco, penseranno in molti...tuttavia un recente studio pubblicato sulla rivista Cell ha sottolineato che queste due specie, nonostante l'elevata distanza filogenetica, hanno in comune il meccanismo molecolare che determina la pigmentazione della pelle.
Tutti sanno che esiste una notevole variabilità nel colore della pelle delle diverse popolazioni umane, una variabilità fortemente correlata al gradiente latitudinale. Gli uomini che vivono nelle regioni equatoriali e tropicali, infatti, hanno una carnagione tipicamente scura, mentre coloro che vivono più vicino ai poli hanno la pelle molto chiara. Sostanzialmente, una pelle scura rappresenta una naturale protezione contro i raggi ultravioletti (U.V.), ovvero contro la banda più dannosa dello spettro della luce solare, ed è la conseguenza di un'elevata quantità di melanina. D'altro canto, i vantaggi che questo tipo di pigmentazione offre in climi ricchi di luce possono trasformarsi in svantaggio se l'ambiente circostante è caratterizzato da un irraggiamento meno intenso. Le diverse colorazioni, evolutesi gradualmente negli ultimi 100.000 anni quando gli uomini abbandonarono l'Africa, sono il frutto della relazione che esiste tra il contenuto di melanina della pelle e la vitamina D. La vitamina D è molto importante per l'uomo poichè svolge una funzione essenziale nel processo di crescita delle ossa. In parte essa viene assunta per via alimentare, in parte viene prodotta nella pelle, solo grazie all'energia proveniente dalle radiazioni solari. Dunque, una pelle fortemente pigmentata può essere uno svantaggio in un ambiente in cui la vitamina D somministrata per via alimentare è scarsa, ma anche un eccesso di vitamina D è dannoso, poiché causa la formazione di depositi di calcio nelle arterie con conseguenti gravi problemi di salute.

Anche gli spinarelli hanno attraversato un periodo di importante radiazione adattativa circa 10.000 anni fa, quando, al termine dell'ultima era glaciale, i ghiacci che avevano invaso i continenti si ritirarono, portando alla formazione di numerosi laghi nelle regioni settentrionali del nostro pianeta. In questo periodo, a partire da un antenato comune marino si differenziarono numerose forme, che occuparono nicchie molto diverse, adattandosi dunque a condizioni ambientali differenti. In tutte le strade evolutive intraprese furono necessarie colorazioni diverse: i colori sono infatti utili nel mimetismo, nel riconoscimento specie-specifico oppure nella conquista di un partner riproduttivo.

Un gruppo di ricercatori del Howard Hughes Medical Institute e della Stanford University School of Medicine ha investigato le basi genetiche della modificazione della pigmentazione dei pesci e, conoscendo l'intero genoma dello spinarello che è stato da poco sequenziato, ha individuato alcuni meccanismi regolatori coinvolti in questo processo. Utilizzando specifici marcatori molecolari ha identificato il gene chiamato Kitlg, che indica "ligando di Kit", coinvolto in numerosi processi cellulari, tra cui lo sviluppo dei melanociti, le cellule pigmentate della pelle. I pesci caratterizzati da colorazioni chiare presentano mutazioni che riducono l'attività del gene Kitlg nelle branchie e nella pelle, ma non inibiscono le sue funzioni in altri tessuti, indicando un'azione della selezione naturale su una determinata funzione del gene, preservandone le altre.
Anche nella nostra specie esiste un gene Kitlg, la cui espressione, in studi precedenti, è stata dimostrata variabile nelle diverse popolazioni umane, facendo pensare che potesse avere un significato evolutivo. I ricercatori hanno dimostrato infatti che le diverse versioni di tale gene sono coinvolte nella regolazione della pigmentazione della pelle umana. Infatti, gli individui che presentano due copie della variante africana hanno colorazioni più scure rispetto a coloro che possiedono una variante molto diffusa in Europa e Asia. Nonostante il gene Kitlg non sia il solo a determinare la pigmentazione della carnagione, lo studio ha dimostrato che la diversa espressione di questo gene è in grado di spiegare circa il 20% della differenza di pigmentazione osservata.

Strade evolutive differenti, meccanismi comuni per fronteggiare i medesimi problemi: l'evoluzione spesso non crea strutture nuove, ma riutilizza quelle vecchie modificandole.

Andrea Romano

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