Girolamo CastaldoDATA ULTIMO AGGIORNAMENTO: 24 Novembre 2023
Creature molto intelligenti e flessibili, polpi e altri cefalopodi sono maestri nel modificare il proprio RNA senza toccare il DNA
I polpi (comunemente, ma impropriamente, chiamati polipi) sono delle creature uniche, in quanto si comportano per molti versi in maniera diversa dal resto degli animali, compresi quelli marini.
Solo per fare qualche esempio, essi:
- riescono letteralmente ad assaggiare le cose coi loro tentacoli;
- sono in grado di muoversi spostando i tentacoli in maniera non coordinata con la direzione della testa;
- hanno problemi a percepire i colori con gli occhi, ma hanno la capacità di rilevare la luce con la pelle;
- possono cambiare colore e consistenza della pelle per mimetizzarsi con l’ambiente o intimidire i rivali.
Ma la cosa forse più affascinante è che i polpi alterano le proprie istruzioni genetiche più di ogni altra creatura vivente, uomo compreso.
DNA, RNA e mRNA: le basi della genetica
Il DNA (acronimo di “DeoxyriboNucleic Acid”) rappresenta lo schema genetico di un organismo vivente, in quanto contiene le istruzioni necessarie per crearlo.
Le cellule copiano tali istruzioni nell’RNA messaggero (o mRNA, dall’inglese “messenger RiboNucleic Acid”), il cui contenuto viene quindi “letto” dai ribosomi, una struttura interna alle cellule, per generare le proteine.
Di conseguenza la composizione delle proteine, con la loro catena di “mattoncini” (gli amminoacidi), rispecchia quella indicata nel DNA, a meno che non intervengano delle modifiche all’mRNA che la veicola.
Precisamente, tali modifiche possono riguardare una delle quattro costituenti fondamentali (o basi) dell’RNA, spesso identificate dalla loro iniziale:
- adenina (A);
- citosina (C);
- guanina (G);
- uracile (U).
Tali basi sono legate agli zuccheri e a questi legami vengono dati nomi specifici: ad esempio, il legame tra adenina e zucchero è chiamato adenosina.
Come scrive Tina Hesman Saey su ScienceNews, i polpi sono maestri assoluti nel modificare tale composto.
L’ADAR e le modifiche all’RNA
Quasi tutti gli organismi multicellulari hanno un enzima (cioè, una proteina che favorisce le reazioni chimiche) chiamato ADAR, da “Adenosine Deaminase that Acts on RNA”.
Come suggerisce il nome inglese, tale enzima consente modifiche all’RNA e nei polpi (e cefalopodi in genere) è presente in due versioni, ADAR1 e ADAR2, quest’ultima usata per modificare adenosina in inosina (A-in-I, per brevità).
A quel punto, i ribosomi leggono l’inosina (I) come se fosse guanina (G), invece che adenina (A), il che può portare all’inserimento di un amminoacido diverso nella proteina, determinando un’alterazione dell’RNA detta ricodifica.
Anche negli esseri umani l’ADAR è usato in continuazione per modificare l’RNA, ma tali modifiche molto raramente determinano una ricodifica, “limitandosi” solitamente al compito di specializzazione delle cellule in base alle funzioni da svolgere.
Nei cefalopodi dal corpo molle, invece, l’eccezione diventa regola, tanto che in alcuni esemplari sono stati individuati oltre 57000 siti di ricodifica nell’RNA, contro i poco più di 1500 in quello umano.
Modifiche all’RNA o al DNA?
Ma perché i cefalopodi dal corpo molle, e non anche gli altri molluschi o animali, alterano così pesantemente il loro RNA? Una possibile risposta è: flessibilità.
Alcuni mRNA, infatti, hanno più siti di ricodifica; di conseguenza, è possibile creare versioni diverse della stessa proteina, in modo da avere diverse possibilità di risposta agli stimoli ambientali.
Ad esempio, la ricodifica di mRNA nel sistema nervoso (uno dei luoghi più “gettonati” nei cefalopodi) consente a polpi e calamari di resistere al freddo e potrebbe spiegare come mai i polpi sono in grado di aprire gabbie o usare vari strumenti.
Resta però ancora un mistero: perché modificare l’RNA e non direttamente il DNA? Se la pratica ha dimostrato che un particolare amminoacido in una proteina è più utile di un altro, allora i cefalopodi si sarebbero dovuti evolvere con tale schema nel DNA.
Il genetista evolutivo Jianzhi Zhang della University of Michigan propugna una soluzione bizzarra, ma basata su esperimenti: dipendenza.
Ad esempio, se a causa di una mutazione la G di un organismo viene cambiata in A e ciò conduce a una modifica sfavorevole di una proteina, la ricodifica costante dell’RNA è necessaria per la sopravvivenza; in seguito, però l’organismo può diventarne dipendente, come con una droga.
Ma, come sostengono altri ricercatori, ricodificare l’RNA invece che modificare direttamente il DNA potrebbe essere utile anche come “banco di prova”, per capire quali modifiche sono più vantaggiose.
Studi hanno dimostrato che in seguito l’evoluzione naturale tiene conto di tali test, solitamente riportando nel DNA le modifiche apportate all’RNA, a volte anche in specie affini.
Comunque sia, la ricerca in tali ambiti è ancora nelle fasi iniziali, quindi è lecito aspettarsi riscritture dei testi medici, anche se magari non con la maestria dimostrata dai polpi col proprio RNA.
(Originariamente pubblicato su Storie Semplici)