Squame o piume? Tutto dipende da alcuni geni

AGI - I ricercatori dell’Università di Ginevra (UNIGE) hanno dimostrato come modificando in modo specifico l’espressione genica è possibile sostituire le piume alle squame nel pollo. Lo dimostra la ricerca pubblicata sulla rivista Science Advances. Squame, spine, piume e peli sono esempi di appendici cutanee dei vertebrati, che costituiscono un gruppo di micro-organi straordinariamente vario. Nonostante la loro naturale moltitudine di forme, queste appendici condividono i primi processi di sviluppo allo stadio embrionale. I ricercatori dell’Università di Ginevra (UNIGE) hanno scoperto come trasformare in modo permanente le squame che normalmente ricoprono le zampe dei polli in piume, modificando in modo specifico l’espressione di alcuni geni. Questi risultati aprono nuove prospettive per lo studio dei meccanismi che hanno permesso radicali transizioni evolutive di forma tra le specie.

La pelle dei vertebrati terrestri è ornata da diverse appendici cheratinizzate, come peli, piume e squame. Nonostante la diversità di forme all’interno e tra le specie, lo sviluppo embrionale delle appendici cutanee inizia in genere in modo molto simile. Infatti, tutte queste strutture si sviluppano da cellule che producono un ispessimento localizzato sulla superficie della pelle ed esprimono particolari geni. Uno di questi geni, chiamato Sonic hedgehog (Shh), controlla una via di segnalazione, un sistema di comunicazione che consente la trasmissione di messaggi all’interno delle cellule e tra di esse. La segnalazione di Sonic hedgehog (Shh) è coinvolta nello sviluppo di diverse strutture, tra cui il tubo neurale, le gemme degli arti e le appendici cutanee.

Il laboratorio di Michel Milinkovitch, professore presso il Dipartimento di Genetica ed Evoluzione della Facoltà di Scienze dell’Università di Ginevra (UNIGE), è interessato ai processi fisici e biologici che generano la diversità delle appendici cutanee nei vertebrati. In particolare, il suo gruppo ha già dimostrato che peli, piume e squame sono strutture omologhe ereditate da un antenato comune rettiliano.

Le piume dell’embrione di pollo sono utilizzate dagli scienziati come sistema modello per comprendere lo sviluppo delle appendici cutanee. Sebbene sia noto che alcune razze di polli, come le varietà, Brahma e Sablepoot, presentino zampe e superfici plantari dorsali piumate, il determinismo genetico di questo tratto non è pienamente compreso.

Poiché le vie di segnalazione responsabili di questa trasformazione non sono state completamente determinate, il gruppo di Michel Milinkovitch ha studiato il ruolo potenziale della via Shh. “Abbiamo utilizzato la tecnica classica della ‘speratura delle uova’, in cui una potente torcia illumina i vasi sanguigni all’interno del guscio dell’uovo.

Questo ci ha permesso di trattare con precisione gli embrioni di pollo con una molecola che attiva specificamente la via Sonic hedgehog (Shh), iniettata direttamente nel flusso sanguigno”, spiega Rory Cooper, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Michel Milinkovitch e co-autore dello studio.

“I nostri risultati indicano che un salto evolutivo dalle squame alle piume non richiede grandi cambiamenti nella composizione o nell’espressione del genoma e invece, un cambiamento transitorio nell’espressione di un gene, Sonic hedgehog (Shh), può produrre una cascata di eventi evolutivi che portano alla formazione di piume invece che di squame”, ha affermato Michel Milinkovitch. “Questa ricerca, inizialmente incentrata sullo studio dello sviluppo di squame e piume – ha detto Milinkovitch – ha quindi importanti implicazioni per la comprensione dei meccanismi evolutivi che generano l’enorme diversità di forme animali osservate in natura”.