Le api, l'epigenetica e ... noi

Le sottili differenze nel DNA delle api da miele si riflettono nei loro ruoli all'interno dell'alveare.
Sebbene si ritenesse che tali modificazioni del DNA fossero stabili, un lavoro pubblicato recentemente su Nature Neuroscience rivela un chiaro esempio di cambiamenti reversibili al DNA basati sul comportamento.

credit:Jon Sullivan / wikimedia

Tutte le api (Apis mellifera) nascono uguali, ma questo stato non dura a lungo. Anche se geneticamente identiche, tranne i maschi aploidi, le api ben presto assumono i ruoli specifici di regina o operaia; ruoli definiti sia da differenze morfologiche che di comportamento. Alla base di entrambi vi sono piccole alterazioni del loro DNA, note come variazioni epigenetiche (= sopra la genetica) in quanto agiscono ad un livello diverso da quello associato alla sequenza nucleotidica.
In termini molto generali si parla di epigenetica quando ci si riferisce ad alterazioni informative che lasciano inalterata la sequenza di DNA,  e consistono nell'aggiunta di tag chimici in forma di gruppi metile (o acetile, etc) ai nucleotidi (i mattoni del DNA).
Modificazioni che a valle innescano variazioni della struttura cromatinica (locale o ad ampio raggio) e che sono uno dei meccanismi alla base della regolazione dell'espressione genica.

Potremmo dire che se il DNA specifica il prodotto, le modificazioni epigenetiche specificano (in parte) il quando e il quanto del prodotto.

Tornando alle api, una volta che un ape diventa regina o operaia, tale imprinting ne fissa il destino per tutta la vita - il cambiamento è irreversibile. Questo non è il caso per le suddivisioni tra i lavoratori. Le api operaie iniziano come balie/nutrici, che curano e nutrono la regina e le larve, e la maggior parte di esse diventano poi impollinatrici, api che viaggiano fuori dall'alveare in cerca di polline. Anche qui le diverse mansioni sono associate a modelli di metilazione del DNA ma sono reversibili: se una impollinatrice ritorna ad essere una balia, anche il suo stato di metilazione si modifica in conseguenza come dimostrato in un recente articolo.

Andrew Feinberg della Johns Hopkins University e Gro Amdam dell'Arizona State University hanno provato ad eliminare tutte le balie dall'alveare, mentre gli impollinatori erano fuori in missione. Al loro rientro le api hanno notato la mancanza di balie, e circa la metà di loro è tornata a svolgere il ruolo iniziale. L'analisi dello stato di metilazione del DNA dalle loro cellule cerebrali ha dimostrato che c'era stata una variazione dello stato metilativo.

"Quello che è interessante è che i geni che cambiano schiena sono gli stessi geni che erano cambiati nella direzione opposta inizialmente - gli stessi che regolano il comportamento", dice Feinberg. "Questo dimostra per la prima volta che, se il comportamento è reversibile così è la metilazione". 

Tradotto vuole anche dire che epigenetica e comportamento sono associati e queste osservazioni possono essere usate per indagare disturbi comportamentali umani  (apprendimento, memoria,  …).
E' noto infatti che l'esperienza e/o traumi agiscano sullo stato epigenetico, come una sorta di memoria genetica. Una memoria che modifica la fisiologia dei sistemi sopra-cellulari e che condiziona l'organismo per molto tempo, in alcuni casi anche nella generazione successiva, dopo l'evento scatenante (l'esempio classico e' nelle alterazioni metaboliche sperimentati decenni dopo il concepimento da olandesi le cui madri avevano vissuto in un periodo sul finire della seconda guerra mondiale, un duro periodo di carestia).

Attenzione, questo non significa che modificando il pattern di metilazione del DNA si possa indurre un comportamento desiderato… ma è un modello su cui lavorare per sviluppare trattamenti terapeutici mirati. 

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