Ricerca

Dal pesce delle caverne all’uomo

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L’evoluzione del metabolismo nel pesce delle caverne può fornire informazioni sui trattamenti per una serie di malattie come il diabete, le malattie cardiache e l’ictus

Una nuova ricerca dello Stowers Institute for Medical Research esamina come i pesci delle caverne, pesci di fiume che vivono in superficie allagati nei sistemi di grotte sotterranee oltre 100.000 anni fa, abbiano sviluppato adattamenti metabolici unici per sopravvivere in ambienti poveri di nutrienti . Lo studio , pubblicato online su Nature Genetics il 12 maggio 2022, guidato da Jaya Krishnan, PhD, un ricercatore associato senior nel laboratorio di Nicolas Rohner, PhD, ha creato una mappa del tessuto epatico dell’intero genoma per due colonie indipendenti di pesci delle caverne lungo con i pesci di fiume per capire come si è evoluto il metabolismo dei pesci delle caverne e come questo potrebbe essere applicabile agli esseri umani.  

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Storicamente, gli esseri umani sono stati in grado di adattarsi durante i periodi di festa o di carestia. Oggi, tuttavia, la festa ha sostituito la carestia in molte regioni del mondo portando a un aumento di una serie di malattie legate al metabolismo come il diabete, le malattie cardiache e l’ictus. Chiamate collettivamente sindrome metabolica, queste condizioni sono associate a mutazioni genetiche nelle regioni del DNA che regolano il modo in cui i nostri geni lavorano per mantenerci in salute; su una scala temporale evolutiva, il costante “stato di festa” è nella sua infanzia, che per l’uomo significa malattia piuttosto che adattamento.  

Questo studio segna la prima volta che è stata eseguita la mappatura genetica delle regioni non codificanti del DNA del fegato che agiscono per regolare l’attività e l’espressione genica. I nuovi dati sono ora una risorsa preziosa per la comunità scientifica che studia la resistenza alla fame e il metabolismo.   

“È un’ottima base per noi o per chiunque altro ora porre domande pertinenti in relazione al metabolismo, alla dieta e all’adattamento”, ha affermato Krishnan.  

Il metabolismo, o il modo in cui utilizziamo e immagazziniamo l’energia, è parte integrante della salute in tutte le specie. I pesci caverna sono ideali per lo studio del metabolismo; durante le periodiche inondazioni delle grotte, questi pesci ingeriscono e immagazzinano tutto il nutrimento di cui hanno bisogno per sopravvivere fino alla successiva inondazione di nutrienti, che potrebbe non durare un altro anno. “Possono far luce su disordini metabolici come il diabete e l’obesità”, ha detto Krishnan, perché, nonostante i livelli elevati di grasso e glicemia, questi pesci rimangono vivaci e sani.  

“Il fatto che questi pesci siano apparentemente sani, nonostante abbiano questi tratti estremi è, per definizione, un buon posto per chiedersi come affrontarli”, ha detto Rohner.  

Ciò che è veramente notevole è che le due colonie di pesci delle caverne di derivazione indipendente esaminate in questo studio hanno sviluppato adattamenti metabolici sorprendentemente simili per sopravvivere in ambienti bui e poveri di nutrienti. Ciò solleva la domanda, cosa possiamo imparare dagli animali che hanno avuto il tempo di evolversi? E inoltre, se più popolazioni di pesci delle caverne si sono evolute in modo molto simile e completamente indipendentemente l’una dall’altra, esistono meccanismi di adattamento universali che potrebbero essere potenzialmente attivati ??in altre specie come gli esseri umani?   

“Conosciamo solo una manciata di geni che potrebbero essere bersagli terapeutici”, ha detto Krishnan. “Ciò significa che dobbiamo adottare nuovi modi per identificare tali potenziali geni in modo che possiamo studiarli e i pesci delle caverne sono un sistema molto potente per noi per farlo”.  

I coautori includono Christopher W. Seidel, PhD, Ning Zhang, PhD, Narendra Pratap Singh, PhD, Jake VanCampen, Robert Peuß, PhD, Shaolei Xiong, Alexander Kenzior, Hua Li, PhD e Joan W. Conaway, PhD.  

Il finanziamento dello studio è stato fornito da JDRF, Edward Mallinckrodt Foundation, National Institutes for Health (premio R01GM127872), National Science Foundation (premio IOS-1933428), Enabling Discovery through GEnomics of the National Science Foundation (premio 1923372), la Deutsche Forschungsgemeinschaft (premio PE2807/1-1) e dal supporto istituzionale dello Stowers Institute for Medical Research. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresenta necessariamente il punto di vista ufficiale del NIH.

La notevole evoluzione del pesce tetra messicano Astyanax mexicanus – Differenze morfologiche tra i pesci delle caverne (in alto) rispetto ai pesci di fiume che vivono in superficie (in basso).
CREDITO: Stowers Institute for Medical Research

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