Nodal, il gene dell’asimmetria
Un saluto a tutti i/le nerd, questo è il mio primo post.
Il nostro corpo, come quello di moltissimi animali, è asimmetrico, cioè la parte destra è diversa dalla sinistra. Ma come fa l’embrione a sapere quale è la destra e quale la sinistra e, di conseguenza, decidere come sviluppare gli organi nella posizione corretta? Quasi tutti gli uomini hanno il cuore a sinistra e la disposizione interna degli organi “normale”, ma in alcuni rarissimi casi possono nascere persone con tutti gli organi disposti speculari, compreso tutto il sistema di vasi sanguigni. Queste persone sono perfettamente sane, ma anatomicamente “allo specchio”. Ci deve essere un elemento di controllo che determina destra e sinistra e che scatena una catena di eventi che portano al corretto posizionamento e sviluppo di tutti gli apparati. Se manca questo controllo gli organi si posizionano a caso, provocando la morte molto precocemente.
E’ stato quindi identificato il gene “nodal”, presente in tutti i vertebrati su cui si è verificato, che viene espresso solo nel lato sinistro, determinando l’asimmetria destra-sinistra. L’inattivazione di nodal causa letalità proprio perché gli organi vanno a disporsi random. Fino ad oggi si credeva che gli invertrebati adottassero un sistema differente, poiché nodal non è stato trovato nei sistemi modello invertebrati comunemente usati in laboratorio (ad es. in Drosophila melanogaster, il moscerino e in Caenorhabditis elegans, il vermetto).
Recenti studi hanno invece torvato nodal e un gene ad esso collegato, Pitx, in gasteropodi che hanno la conchiglia a forma di spirale. La spirale è quasi sempre oraria, tranne alcune specie. La “scelta” avviene molto presto nello sviluppo embrionale, in particolare quando l’embrione passa da 4 a 8 cellule, ed è determinata dalla madre tramite ignoti fattori presenti nella cellula uovo. Sono poi state prese due specie di conchiglie: Lottia gigantea e Biomphalaria glabrata, rispettivamente una conchiglia destrorsa e una sinistrorsa. Nei due embrioni, il primo esprime nodal e Pitx nella parte destra, il secondo nella sinistra.
Queste scoperte, oltre a chiarificare meccanismi molto complessi della biologia dello sviluppo, arricchiscono il puzzle dell’albero evolutivo. L'”invenzione” del sistema nodal/Pitx, che pensavamo molto recente nell’evoluzione, viene arretrato fino a forme di vita molto primordiali quali conchiglie e vermi. Ora resta da capire quali siano esattamente i fattori materni che determinano destra/sinistra e che quindi fanno esprimere nodal solo in uno dei due lati. Ipotesi?
Rimane il fascino del perché nella natura esista questo controllo di simmetria/asimmetria. A livello molecolare la risposta è facile: gli amminoacidi sono chirali e presenti tutti (tranne la Gly) come enantiomero L. Ma perché l’L? Probabilmente entrano in campo due fattori:
1) ci deve essere un vantaggio energetico di stabilità, durante l’evoluzione ha “vinto” questo sistema sull’altro;
2) alle origini la vita non fu come la conosciamo oggi e probabilmente gli organismi primordiali avevano chissà quali sistemi per costruire gli amminoacidi (ribozimi? di RNA, chirale per struttura) che poi si sono evoluti come li conosciamo oggi.
La natura utilizza la geometria perché la geometria delle molecole sono alla base delle loro proprietà e del loro funzionamento, e tantissimi meccanismi molecolari si sono conservati nell’evoluzione dalle forme di vita più semplici e primordiali fino a noi.
Ora vi ho annoiato abbastanza. Buona domenica!
