Ciclo vitale biologico degli animali, scoperto l’orologio che lo regola
Il ciclo vitale biologico è regolato da un orologio che ne scandisce i tempi. Ma il meccanismo di funzionamento era un rompicapo da più di un secolo. Finalmente uno studio, pubblicato sulla rivista Nature, ha dato le risposte tanto attese. La scoperta è di un team internazionale di ricercatori, coordinati dall’University Queen Mary di Londra.
Il mistero dell’orologio del ciclo vitale
Da più di un secolo il meccanismo di funzionamento dell’orologio che regola il ciclo biologico degli animali era sconosciuto. I ricercatori hanno risolto il mistero mediante una decodifica del DNA in tre specie di anellidi, che sono vermi marini invertebrati. Da questa analisi hanno raccolto una serie di informazioni che poi sono state incrociate con 600 gruppi di dati di altre specie animali, separate tra loro da 500 milioni di anni di evoluzione. Dal confronto tra dati di laboratorio e dati disponibili è arrivata la risposta cercata.
Che cos’è il ciclo vitale biologico?
La vita nasce attraverso uno sviluppo che avviene in diverse fasi, che costituiscono il ciclo vitale, diverso per ogni specie. Si tratta del periodo che porta alla formazione di un organismo fino alla sua riproduzione e quindi alla generazione di un nuovo organismo. Si parte quindi con la generazione della cellula fecondata e si arriva alla produzione di cellule sessuali e quindi alla riproduzione. Lo studio del ciclo vitale permette di conoscere il grado di evoluzione della specie.
Qual è il meccanismo dell’orologio del ciclo vitale biologico?
L’orologio che regola il ciclo vitale biologico si basa sul momento di attivazione di un gruppo di geni, chiamato Hox. Questi geni si occupano di regolare lo sviluppo dell’organismo. L’attivazione può avvenire in momenti diversi. Se avviene nelle primissime fasi, gli animali si svilupperanno in modo tale da essere completamente formati, come dei “mini-adulti”. Invece, se l’attivazione dei geni avviene in una fase successiva, gli animali non arriveranno direttamente allo sviluppo completo, ma passeranno attraverso una o più fasi intermedie, caratterizzate dalla formazione di larve.
Ruolo dei geni nella formazione dei geni
I geni coinvolti nella regolazione del ciclo vitale biologico sono quelli che guidano lo sviluppo del tronco degli animali. Secondo gli scienziati che hanno condotto lo studio, alcuni animali iniziano il loro sviluppo sottoforma di larve prive di tronco. Gli antenati di tutti gli animali con una testa e una coda si sono formati in questo modo. La formazione del tronco durante le prime fasi dello sviluppo invece è uno stadio di evoluzione successivo. Alcune specie infatti hanno anticipato il momento in cui si attivano i geni responsabili dello sviluppo del tronco.
I risultati dello studio
Una volta attivato dai geni, l’orologio del ciclo vitale scandisce i tempi dello sviluppo. Per capire come funziona, i ricercatori hanno analizzato alcune specie di anellidi. Inizialmente l’idea era quella di capirne la storia evolutiva, ma la ricerca si è poi concentrata su uno spettro più ampio di informazioni. Le specie coinvolte sono state Owenia fusiformis, Capitella teleta e Dimorphilus gyrociliatus. L’attenzione si è rivolta in particolare sui geni Hox, che regolano la crescita e la differenziazione dei tessuti nello sviluppo degli animali. Hox è un gruppo di geni che si occupa dello sviluppo dell’asse testa-coda, permettendo all’embrione di attraversare le diverse fasi dello sviluppo, fino ad arrivare alla larva e infine all’adulto. Combinando le sequenze di geni delle tre specie di anellidi con le banche dati relative ad altre specie, tra cui mammiferi, insetti e crostacei, i ricercatori hanno identificato i geni Hox in ciascuna di esse.
Un’origine in comune
La scoperta rivela che la regolazione del ciclo vitale biologico in molte classi di organismi ha un’origine comune. Infatti le larve dei vermi marini, che rappresentano uno stadio molto basso di evoluzione nel regno animale, non presentano il tronco, mentre tutte le forme di vita successive lo presentano. Ma i geni Hox sono gli stessi in entrambi i casi. Com’è possibile? La spiegazione è che solo le specie più in alto nell’albero dell’evoluzione, come la nostra, presentano l’attivazione dei geni nelle prime fasi dello sviluppo. Questo è il motivo per cui nelle specie più evolute il tronco si presenta già nello stadio embrionale, mentre nei vermi marini questo non accade. Ecco quindi che un singolo gruppo di geni può condizionare differenze così evidenti tra specie diverse. In futuro nuovi studi potranno svelarci come la regolazione genica può determinare l’evoluzione delle larve e degli adulti degli animali.