Vi curerò con il gene dell’occhio universale”

15/05/2009

Evoluzionismo. Dalla drosophila al topo fino all’uomo, il programma del Dna si ripete sempre. “Puntiamo a capire i processi della degenerazione della retina e a preparare nuove terapie”
UNIVERSITA’ DI BASILEA. In un esperimento di controllo la mia ricercatrice Rebecca Quiring ha, abbastanza accidentalmente, clonato un gene del moscerino della frutta, la drosophila, che è l’omologo del gene Pax-6 del topo.
I geni clonati corrispondono alle piccole mutazioni dell’occhio nel topo e dell’aniridia nell’uomo - una patologia congenita di mancanza (parziale o completa) dell’iride nell’occhio - ma la sorpresa è stata che il gene clonato di drosophila corrisponde alla mutazione della drosophila senza occhi. I risultati mi hanno quindi suggerito che i vari tipi di occhi potessero condividere sostanzialmente lo stesso programma genetico e che Pax-6 potesse essere il gene di controllo «master» universale per lo sviluppo degli occhi.
Quando ho presentato questa idea, però, i miei colleghi erano molto scettici. Ho proposto quindi di indurre l’espressione del gene Pax-6 in altre regioni del corpo per scoprire se questo singolo gene potesse indurre la formazione di un occhio. I risultati dell’esperimento sono stati clamorosi, arrivando anche sulla prima pagina del «New York Times» e di «Science»: con sorpresa di tutti un gene di controllo master (Pax-6, appunto) è in grado di indurre un’intera cascata dei circa 2 mila geni necessari per la morfogenesi dell’occhio, formandone uno completo e funzionale sulle antenne, sulle ali o sulle zampe della mosca.
Anche il gene Pax-6 del topo, introdotto nella drosophila, è in grado di indurre un occhio, ovviamente un occhio di drosophila, in quanto il Pax-6 del topo è solo l’interruttore principale che innesca la cascata genica fornita dalla drosophila. E in seguito abbiamo avuto successo con un esperimento ulteriore: indurre un occhio addizionale nella rana,
iniettando nell’embrione l’Rna messaggero del gene drosophila Pax-6. Ciò indica che i Pax-6 dell’insetto e dei mammiferi sono intercambiabili.
Dato che abbiamo anche trovato un Pax-6 in vermi, molluschi e in un gran numero di altri phyla animali, siamo convinti che i vari tipi di occhi sono di origine monofiletica. Questo risolve il problema dell’evoluzione degli occhi, sollevata da Charles Darwin ne «L’Origine delle Specie», in cui confessa che «supporre che l'occhio, con tutte le sue inimitabili pianificazioni per regolare la messa a fuoco a diverse distanze, per l'ammissione dei diversi apporti di luce e per la correzione delle aberrazioni sferiche e cromatiche, abbia potuto essere formato dalla selezione naturale, sembra assurdo in sommo grado». Tuttavia, poi, trova una via d’uscita, postulando un prototipo di occhio: «L’organo più semplice che può essere chiamato occhio è costituito da un nervo ottico, circondato da cellule di pigmento e coperto da pelle traslucida, ma senza alcuna lente o corpo che si contrae».
Questo prototipo, costituito da un unico fotorecettore e un’unica cellula di pigmento, si trova in alcuni vermi piatti e in larve di anellidi. Darwin sostiene che, «se l’esistenza di numerose gradazioni da un occhio semplice e imperfetto ad uno complesso e perfetto può essere dimostrata», allora la teoria della selezione naturale può fornire una valida spiegazione. I nostri dati sull’origine monofiletica degli occhi danno adesso pieno sostegno a Darwin stesso.
La drosophila, quindi, permette di studiare lo sviluppo dell’occhio con grande accuratezza e molti risultati sono destinati a essere estrapolati nell’uomo. Il futuro della ricerca in questo campo, infatti, punta a diverse applicazioni mediche. La degenerazione retinica, per esempio, è una malattia comune in vaste porzioni della popolazione, soprattutto anziana, e a volte porta alla cecità. Ecco perché abbiamo unito le forze con gli oftalmologi nel tentativo di sviluppare un trattamento. Metà del Premio Balzan che ho vinto nel 2002 è stata utilizzata da una mia ricercatrice, Lydia Michaut: compiendo allineamenti di sequenze proteiniche su larga scala, ha mostrato che la drosophila e il topo condividono almeno il 70% dei geni espressi, indicando che la drosophila può servire come organismo-modello e analizzando allo stesso tempo la risposta genetica della retina di un topo affetto da amaurosi congenita di Leber, una forma precoce di retinite pigmentosa che può provocare cecità o disturbi della vista nei bambini.
Il piccolo moscerino della frutta ci ha già portato molto lontano nel nostro viaggio.

Walter GEHRING fonte: La Stampa 13-05-2009