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BIOLOGIA/ Ecco il "sistema di controllo satellitare" della vita

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Una volta determinate le coordinate fondamentali (le tre dimensioni dello spazio) dell’embrione entrano in azione i geni Hox, che costituiscono il kit degli attrezzi per il suo montaggio. I geni Hox sono una pietra miliare nell’embriologia contemporanea.

Nella drosophila sono otto, tutti co-lineari con le strutture anatomiche che si sviluppano lungo l’asse cefalo-caudale, ovvero il primo, lab, crea le labbra e l’ultimo, Abd, crea il segmento anale.

Gli otto geni sono raggruppati in due cluster: Antennapedia (5) per la parte aneriore e Bithorax, per la parte posteriore del moscerino (3). I loro prodotti sono proteine che funzionano come il repressore lac di Escherichia coli, ovvero agiscono su altri geni, quelli operativi, perché fabbricano pezzi dell’animale e non la loro architettura.

Un dato interessante è il fatto che ogni loro proteina condivide con le altre una sequenza di 180 basi che, tradotte, diventano i 60 amminoacidi del suo dominio, ovvero della sua parte più importante. Per questo motivo i geni Hox sono detti “omeotici” (simili). La parte homeobox dei geni della drosophila si ritrova pressochè identica anche nel topo o nella rana, manifestando per di più la stessa colinearità e la stessa organizzazione in cluster.

Questo significa che le diverse forme animali sono solo varianti dello stesso tema: non sono disegni nuovi e diversi tra loro. Per esempio: il gene eyeless (che provoca, se mutato, la mancanza degli occhi) del moscerino è analogo al gene aniridia dell’uomo (provoca riduzione dell’iride) e ancora al gene small eye dei topi (assenza di occhi, sempre se mutato). Interessante la loro azione: eyeless induce un occhio se trapiantato nell’ala (!), mentre small eye trapiantato nell’ala del moscerino induce un occhio, attenzione, di moscerino. Questi tre geni costituiscono il cluster Pax-6, un insieme ancora più grande, ubiquitario nel regno animale e sempre implicato nella formazione degli occhi.

Ancora, il gene distal less (se mutato provoca l’assenza della parte terminale dell’arto), trovato nel moscerino, è responsabile dello stesso effetto nella farfalla, nei crostacei, nei centopiedi, nelle ascidie, nel pollo, nei pesci (pinne). La famiglia di geni Tinman si trova nel cuore di tutti gli animali, dal moscerino in poi. Gli esempi si allungano di continuo. C’è da rilevare comunque che la somiglianza non è uguaglianza, tanto che le proteine Hox, Pax-6, Dll e Tinman sono state classificate in diverse famiglie.

Ma credo che questo sia un aspetto marginale. Quello che importa è che questi geni costituiscono il Kit degli attrezzi per il montaggio degli animali e sembrano essere abbastanza universali.

Nel moscerino (l’animale più studiato dai genetisti) sono solo alcune centinaia di geni sul totale di oltre 13.000. Agiscono tutti o attivando o disattivando i geni strutturali (quelli operativi), oppure generando segnali che, recepiti da altre cellule, attivano una cascata di eventi morfogenetici, tra cui la divisione cellulare, la migrazione, il cambiamento di forma ecc… La loro azione si esplica nel tempo a partire dalla fecondazione fino al termine dello sviluppo generando per l’osservatore paesaggi diversi in successione: si parla di “geografia” dei geni dello sviluppo, rappresentata con una bellissima grafica (a pag.90) che costituisce veramente un documento eccezionale per capire oggi la “vita”.

È una pagina che vorrei ingrandita a parete nel mio studio, accanto ai disegni dei miei figli! La prima mossa, si diceva, è la determinazione dei poli, la successiva, quella degli assi. Segue un altro passaggio incredibile per la complessità: la suddivisione del corpo embrionale in spicchi di longitudine e latitudine (come accade per la Terra), di dimensioni via via più piccole. Ad ogni spicchio viene quindi assegnata un’identità precisa (un somite, un cuore, uno stomaco…). La formazione dell’organo specifico procede ora attraverso una ridefinizione di un nuovo “micro-mondo” con poli, meridiani e paralleli… e avanti di nuovo! Ogni cellula sa quello che deve fare in funzione della sua posizione nell’embrione (un’idea antica in embriologia: è la positional information di Wolpert, 1969, o la sociologie cellulaire di Rosine Chandebois): è l’unico modo per spiegare la morfogenesi, il più grande spettacolo sulla Terra: contemporaneamente si sviluppano ex novo tutti gli organi di cui è fatto l’organismo, a partire da un uovo indifferenziato, tutto uguale e privo di qualunque minima bozza di ciò che sarà dopo qualche settimana!



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