AGI - Un singolo gene potrebbe spiegare uno dei grandi paradossi dell'evoluzione: perché gli organismi investono nella crescita e nella riproduzione precoce anche a costo di invecchiare più rapidamente e sviluppare malattie in età avanzata. È quanto emerge da uno studio pubblicato su Nature Communications da un gruppo internazionale guidato dall'Università Ebraica di Gerusalemme, che ha identificato nel gene vgll3 un regolatore chiave del compromesso biologico tra successo riproduttivo e longevità.
I risultati forniscono una delle più solide prove sperimentali a sostegno della teoria della pleiotropia antagonistica, formulata quasi settant'anni fa per spiegare l'origine evolutiva dell'invecchiamento. Secondo questa teoria, alcuni geni possono essere favoriti dalla selezione naturale perché offrono vantaggi nelle prime fasi della vita, anche se gli stessi effetti diventano dannosi negli anni successivi. Sebbene il concetto sia ampiamente accettato dagli evoluzionisti, fino a oggi era stato difficile identificare geni specifici in grado di dimostrare in modo diretto questo meccanismo nei vertebrati.
Per affrontare il problema, il team guidato da Itamar Harel ha utilizzato il killifish turchese africano, un piccolo pesce caratterizzato da un ciclo vitale estremamente breve che negli ultimi anni è diventato uno dei principali modelli sperimentali per lo studio dell'invecchiamento. I ricercatori hanno concentrato l'attenzione sul gene vgll3, già noto per essere associato al momento della pubertà e della maturazione sessuale in diverse specie animali, compreso l'uomo.
Utilizzando la tecnologia di editing genetico CRISPR, gli autori hanno modificato il funzionamento del gene e osservato le conseguenze nel corso della vita degli animali. I risultati sono stati netti. I pesci portatori delle modifiche crescevano più rapidamente e raggiungevano la maturità sessuale in tempi più brevi rispetto agli individui normali, caratteristiche che in natura potrebbero garantire un importante vantaggio riproduttivo.
Tuttavia questi benefici avevano un prezzo elevato. Gli stessi animali mostravano infatti una riduzione significativa della durata della vita e una maggiore frequenza di tumori associati all'età, inclusi melanomi simili a quelli osservati nell'uomo. "Abbiamo sostanzialmente colto l'evoluzione sul fatto mentre compie un compromesso", spiega Itamar Harel. "Per anni ci siamo chiesti perché il nostro organismo non sia in grado di mantenersi indefinitamente. Questo gene offre una risposta diretta: la natura non dà priorità alla longevità, ma alla continuità della specie".
Le analisi biologiche hanno mostrato che vgll3 controlla processi fondamentali come la divisione cellulare, l'attività delle cellule staminali e i meccanismi di riparazione del DNA. L'aumento dell'attività cellulare osservato negli animali giovani favorisce la crescita accelerata e lo sviluppo sessuale precoce, ma nel lungo periodo potrebbe contribuire all'accumulo di danni genetici e alla comparsa di malattie degenerative e tumori. Secondo gli autori, il cancro osservato negli animali non rappresenta un fenomeno casuale ma una conseguenza diretta degli stessi meccanismi che promuovono la vitalità nelle fasi iniziali della vita. "La stessa macchina biologica che costruisce rapidamente un organismo giovane può trasformarsi nel motore che alimenta la formazione di un tumore durante l'invecchiamento", osserva Harel. Lo studio ha inoltre permesso di sviluppare un nuovo modello sperimentale di killifish immunodeficiente che consentirà in futuro di trapiantare e studiare cellule tumorali con una precisione finora impossibile in questa specie.
Uno degli aspetti più rilevanti della scoperta riguarda la possibile applicazione all'uomo. Il gene vgll3 è infatti altamente conservato durante l'evoluzione ed è presente anche nel genoma umano. Studi precedenti avevano già suggerito associazioni tra questo gene, il momento della pubertà e alcuni parametri ormonali, ma mancavano prove funzionali capaci di chiarirne il ruolo biologico.
I ricercatori ritengono che comprendere i meccanismi attraverso cui vgll3 influenza crescita, fertilità, invecchiamento e rischio oncologico potrebbe aprire nuove prospettive nella prevenzione dei tumori e nella ricerca sulla longevità. L'obiettivo futuro sarà capire se sia possibile separare gli effetti benefici osservati nelle prime fasi della vita da quelli dannosi che emergono con l'età. Se questo fosse possibile, concludono gli autori, si potrebbe immaginare una nuova generazione di interventi capaci di promuovere uno sviluppo sano e una maggiore durata della vita senza aumentare il rischio di malattie legate all'invecchiamento.