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Il cervello umano e quello dei polpi condividono gli stessi geni

Reading Time: 4 minutes

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livello medio

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ARGOMENTO: BIOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: corredo genetico

 

Abbiamo spesso parlato del polpo, un simpatico animale che è in possesso di un cervello estremamente complesso con capacità cognitive uniche tra gli invertebrati. In realtà potremmo dire, sulla base delle ultime scoperte che per certi versi ha più cose in comune con i vertebrati che con gli altri  invertebrati.

Una bizzarria biologica o un collegamento evolutivo ancora da chiarire?
Un documento di ricerca recentemente pubblicato su BMC Biology e coordinato da Remo Sanges della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste e da Graziano Fiorito della Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli dimostra che la complessità neurale e cognitiva di questi animali potrebbe derivare da un’analogia molecolare con il cervello umano. La ricerca mostra la presenza di particolari geni, i trasposoni,  attivi sia nel cervello umano che in quello delle due specie, l’Octopus vulgaris, il polpo comune, e l’Octopus bimaculoides, il polpo californiano. Una scoperta che potrebbe aiutarci a capire il segreto dell’intelligenza di questi affascinanti organismi.

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Octopus vulgaris, il polpo comune

Il sequenziamento del genoma umano ha rivelato già nel 2001 che oltre il 45% di esso è composto da sequenze dette trasposoni, elementi genetici presenti nei genomi di procarioti ed eucarioti, capaci di spostarsi da una posizione all’altra del genoma, mescolandosi o duplicandosi. Nella maggior parte dei casi, questi elementi mobili rimangono inerti: non hanno effetti visibili e hanno perso la capacità di muoversi. Alcuni sono inattivi perché hanno accumulato, nel corso delle generazioni, mutazioni mentre altri sono bloccati dai meccanismi di difesa cellulare. Da un punto di vista evolutivo anche frammenti dei trasposoni possono ancora essere utili, come ‘materia prima’ che l’evoluzione può utilizzare.

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California two-spot octopus (Octopus bimaculoides)

Tra questi elementi mobili, i più rilevanti sono quelli appartenenti alla famiglia dei cosiddetti LINE (Long Interspersed Nuclear Elements), rinvenuti in un centinaio di copie nel genoma umano e ancora potenzialmente attivi. Tradizionalmente, l’attività dei LINEs era solo una vestigia del passato, un residuo dei processi evolutivi che hanno coinvolto questi elementi mobili, ma negli ultimi anni sono emerse nuove prove che dimostrano che la loro attività è finemente regolata nel cervello. Sono molti gli scienziati che ritengono che i trasposoni LINE siano associati ad abilità cognitive come l’apprendimento e la memoria: sono particolarmente attivi nell’ippocampo, la struttura più importante del nostro cervello per il controllo neurale dei processi di apprendimento.

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Il genoma del polpo, come il nostro, è ricco di trasposoni, la maggior parte dei quali inattivi. Concentrandosi sui trasposoni ancora in grado di copiare e incollare, i ricercatori hanno identificato un elemento della famiglia LINE in parti del cervello cruciali per le capacità cognitive di questi animali.

La scoperta, tutta italiana e frutto della collaborazione tra la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, la Stazione Zoologica Anton Dohrn e l’Istituto Italiano di Tecnologia, è stata possibile grazie a tecniche di sequenziamento di nuova generazione, che sono state utilizzate per analizzare la composizione molecolare dei geni attivi nel sistema nervoso del polpo.

La scoperta di un elemento della famiglia LINE, attivo nel cervello delle due specie di polpi, è molto significativa perché aggiunge supporto all’idea che questi elementi abbiano una funzione specifica che va oltre il copia e incolla“, spiega Remo Sanges, direttore del laboratorio di Genomica Computazionale della SISSA, che ha iniziato a lavorare a questo progetto quando era ricercatore presso la Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli. Lo studio, pubblicato su BMC Biology, è stato condotto da un team internazionale con più di venti ricercatori provenienti da tutto il mondo.

Secondo Giuseppe Petrosino della Stazione Zoologica Anton Dohrn e Stefano Gustincich dell’Istituto Italiano di Tecnologia “Questa somiglianza tra uomo e polpo che mostra l’attività di un elemento LINE nella sede delle capacità cognitive potrebbe essere spiegata come un affascinante esempio di evoluzione convergente, un fenomeno per il quale, in due specie geneticamente distanti, lo stesso processo molecolare si sviluppa indipendentemente, in risposta a bisogni simili.

Secondo Graziano Fiorito, direttore del Dipartimento di Biologia ed Evoluzione degli Organismi Marini della Stazione Zoologica Anton Dohrn il cervello del polpo è funzionalmente analogo in molte delle sue caratteristiche a quello dei mammiferi e anche per questo motivo l’elemento LIN individuato rappresenta un candidato molto interessante da studiare per migliorare le nostre conoscenze sull’evoluzione dell’intelligenza.

 

 

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