In questi giorni siamo tutti preoccupati per l’insorgenza delle varianti del virus SARS-CoV-2. Cosa significa? Quando un virus si replica, il suo genoma a volte cambia leggermente. Questi cambiamenti sono chiamati “mutazioni”. Alcune mutazioni possono portare a cambiamenti nelle caratteristiche di un virus. Uno studio appena pubblicato dimostrerebbe che la nostra specie, Homo sapiens, si è generata dall’uomo di Neanderthal (Homo neanderthalensis) proprio grazie a una mutazione del genoma. Ovvero, noi siamo una “variante” dell’uomo di Neanderthal.
Gli studi sull’evoluzione si basano tradizionalmente su due strumenti, la genetica e l’analisi dei fossili. Ma nessuno di questi approcci si è dimostrato utile per comprendere lo sviluppo e la funzione del cervello, perché la materia grigia del cervello non si fossilizza e non ci sono, quindi, reperti da studiare.
Allora, il professore di pediatria e medicina cellulare e molecolare alla University of California San Diego School of Medicine, Alysson R. Muotri, ha usato organoidi del cervello geneticamente modificati per imitare gli ormai estinti Neanderthal. Un organoide non è altro che un insieme di cellule di un organo che ne simula il funzionamento. Il nuovo studio è stato pubblicato su Science.
Muotri ha deciso di provare con le cellule staminali per costruire organoidi cerebrali – dei modellini di cervello – in laboratorio.
Il team di Muotri ha così catalogato le differenze tra i genomi di diverse popolazioni umane moderne e i Neanderthal, che vivevano durante il Pleistocene, da circa 2,6 milioni a 11.700 anni fa. Imitando un’alterazione che hanno trovato in un gene, i ricercatori hanno usato cellule staminali per progettare organoidi cerebrali “Neanderthalizzati”.
Una singola variante con conseguenze immense
«È affascinante vedere che un’alterazione di una singola coppia di basi nel DNA umano può cambiare il modo in cui il cervello è interconnesso» ha detto Muotri.
«Non sappiamo esattamente come e quando nella nostra storia evolutiva si è verificato questo cambiamento. Ma sembra essere significativo e potrebbe aiutare a spiegare alcune delle nostre capacità nel comportamento sociale, nel linguaggio, nell’adattamento, nella creatività e nell’uso della tecnologia».
Il team ha scoperto che uno dei geni alterati, NOVA1, è un regolatore genico principale, che influenza molti altri geni durante il primo sviluppo del cervello.
Gli organoidi cerebrali ricostruiti con il NOVA1 di Neanderthal hanno un aspetto molto diverso dagli organoidi cerebrali umani moderni, anche al microscopio ottico. Scrutando più a fondo, il team ha scoperto che gli organoidi cerebrali moderni e quelli di Neanderthal differiscono anche nel modo in cui le loro cellule proliferano e come si formano le sinapsi, le connessioni tra i neuroni. Anche le proteine coinvolte nelle sinapsi sono diverse. E gli impulsi elettrici non si sincronizzano bene nelle reti degli organoidi cerebrali di Neanderthal.
La capacità di applicare l’approccio comparativo degli esseri umani moderni ad altri ominidi estinti è un campo di studio completamente nuovo. Alysson R. Muotri studia applicazioni terapeutiche personalizzate per il disturbo dello spettro autistico e altri disturbi neurologici con origini genetiche.
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