Un antico retrovirus potrebbe aver contribuito a una differenza nello sviluppo cerebrale tra scimpanzé ed esseri umani. Circa 4 milioni di anni fa, il virus PTERV1 inserì alcune sequenze di DNA nel genoma degli scimpanzé, ma non in quello umano. Un nuovo studio pubblicato su Science Advances mostra che quell’inserzione disattiva una molecola coinvolta nella maturazione delle cellule cerebrali. I risultati, però, non dimostrano che il virus abbia determinato le differenze tra i cervelli delle due specie.
La ricerca è stata condotta da un gruppo guidato da Patricia Gerdes, neurogenetista molecolare all’Università di Lund, in Svezia. «Volevamo capire come mai i cervelli degli esseri umani e degli scimpanzé si siano evoluti in modo diverso, nonostante molti dei loro geni che producono proteine siano simili», ha dichiarato Gerdes a ScienceAlert. «Sapevamo che gli antichi virus possono lasciare tracce di DNA nel genoma e che questi residui possono influenzare i geni vicini».
Gli esseri umani e gli scimpanzé, Pan troglodytes, condividono un antenato comune vissuto circa 5-6 milioni di anni fa. Da allora le due specie si sono evolute in società molto diverse, pur avendo DNA che differisce per circa l’1,2 per cento. PTERV1, il retrovirus endogeno 1 dello scimpanzé, è presente negli scimpanzé e in altre scimmie antropomorfe africane, ma non negli esseri umani. I retrovirus possono inserire il proprio materiale genetico nel DNA dell’ospite; alcune di queste sequenze restano nel genoma e possono influenzare l’attività dei geni. Per saperne di più, leggi l’articolo sull’eredità dei retrovirus antichi nel nostro genoma.
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Una differenza nota tra le due specie riguarda il cervello: quello umano è circa tre volte più grande di quello dello scimpanzé. Non è chiaro perché gli esseri umani non abbiano contratto PTERV1, mentre molti dei nostri parenti tra le scimmie sì. Tra le ipotesi ci sono una proteina antivirale umana, TRIM5α, che potrebbe averci protetti, oppure il fatto che gli antenati di esseri umani e scimpanzé vivessero in luoghi diversi quando si diffuse la pandemia virale. Lo studio non affronta queste possibilità e non stabilisce se il virus abbia avuto un ruolo nella separazione delle due specie.
I ricercatori si sono concentrati su LINC00662, una molecola prodotta a partire dal DNA, presente sia negli esseri umani sia negli scimpanzé. Nelle prime fasi dello sviluppo del cervello umano, LINC00662 è attiva. «I nostri esperimenti suggeriscono che aiuti le cellule cerebrali [umane] a maturare e a sviluppare prolungamenti», ha spiegato Gerdes. Negli scimpanzé, invece, l’inserzione di PTERV1 disattiva questa molecola.
Per studiarne gli effetti, il gruppo ha usato organoidi cerebrali umani: piccoli gruppi di cellule coltivati in laboratorio come modello di ricerca. Quando i ricercatori hanno disattivato LINC00662, i neuroni e i loro prolungamenti non sono maturati né cresciuti quanto nelle condizioni in cui la molecola era attiva. I prolungamenti comprendono dendriti e assoni, strutture che ricevono e trasmettono informazioni nel sistema nervoso. Gli organoidi sono anche al centro di altre ricerche sui cervelli in miniatura.
Il gruppo ha anche rimosso l’inserzione virale da cellule staminali di scimpanzé. L’attività di LINC00662 è così tornata: un risultato che indica che l’inserzione contribuisce a disattivare la molecola. Non dimostra, tuttavia, che eliminarla trasformerebbe lo sviluppo del cervello. «Le differenze cerebrali dipendono da molti fattori genetici e dello sviluppo, e rimuovere l’inserzione da un cervello adulto non annullerebbe lo sviluppo avvenuto in precedenza», ha detto Gerdes.
Restano inoltre molte incognite. «Non conosciamo ancora tutte le funzioni di LINC00662 nel corpo umano, né cosa comporti per gli scimpanzé, nel loro complesso, la perdita della sua attività», ha aggiunto la ricercatrice. Gli organoidi permettono di esplorare possibili effetti cellulari, ma non riproducono da soli la complessità di un cervello né consentono di prevedere capacità o comportamenti.
«Se gli esseri umani avessero la stessa inserzione, probabilmente LINC00662 verrebbe disattivata e lo sviluppo delle cellule cerebrali ne risulterebbe alterato», ha spiegato Gerdes. «Ma non possiamo prevedere che questo produrrebbe una particolare forma del cervello, capacità o comportamento. L’effetto potrebbe dipendere anche dal DNA umano circostante e da altri geni».
Lo studio non suggerisce quindi che rimuovere il DNA virale dagli scimpanzé ne cambierebbe improvvisamente il cervello, né che un’inserzione simile negli esseri umani produrrebbe un esito preciso. Mostra invece come le sequenze lasciate da antichi virus possano influenzare l’attività genetica e aggiunge elementi a favore dell’idea che le inserzioni retrovirali abbiano contribuito alle differenze evolutive tra esseri umani e scimpanzé.
Fonte: sciencealert.com
