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Le api, l'epigenetica e ... noi

Le sottili differenze nel DNA delle api da miele si riflettono nei diversi ruoli delle api all'interno dell'alveare. Sebbene si ritenesse che tali modificazioni del DNA fossero stabili una volta avvenute, un lavoro pubblicato recentemente su Nature Neuroscience rivela un chiaro esempio di cambiamenti reversibili al DNA associati con il comportamento.
Tutte le api (Apis mellifera) nascono uguali, ma questa situazione non dura a lungo. Anche se geneticamente identiche, tranne i maschi aploidi, le api ben presto assumono i ruoli specifici di regina o operaia. Questi ruoli sono definiti sia da differenze di comportamento che da differenze fisiche. Alla base di entrambi vi sono piccole modifiche al loro DNA, modifiche che sono dette 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 a modificazioni che lasciando inalterata la sequenza di DNA,  aggiungono tag chimici in forma di gruppi metile (o acetile, etc) ad i nucleotidi (i mattoni del DNA). Modificazioni che determinano variazioni nella struttura cromatina (locale o generale) 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 alterano 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 abbiamo che le diverse mansioni sono associate a modelli di metilazione del DNA molto diversi fra loro. Qui però le modifiche del DNA sono reversibili: se un impollinatore ritorna ad essere una balia, il suo stato di metilazione torna ad essere quello iniziale.
Andrew Feinberg della Johns Hopkins University di Baltimora 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 tornato 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". 

Dice una cosa molto più generale: epigenetica e comportamento sono associati e queste osservazioni possono essere usate per indagare disturbi comportamentali umani  (apprendimento, memoria,  …). Ci sono infatti dati affidabili che mostrano come l'esperienza e/o traumi siano immagazzinati come una sorta di memoria nelle cellule. 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.
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. 


Articolo successivo sull'argomento, qui

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