“L’evoluzione può essere necessaria soltanto a colui che si renda conto della sua situazione e della possibilità di cambiarla, e si renda conto che ha dei poteri che non usa e delle ricchezze che non vede. Ed è nel senso della presa di possesso di questi poteri e di queste ricchezze che l’evoluzione è possibile.”
— George Ivanovitch Gurdjieff
L’editing genomico è una tecnica rivoluzionaria che sta rivelando il passato evolutivo dei geni umani. Grazie a questa metodologia, gli scienziati sono in grado di ricostruire il gene ancestrale e comprendere come si sia adattato nel corso del tempo alle varie sfide ambientali. In particolare, il recettore degli idrocarburi arilici (Ahr) sta emergendo come un attore chiave nella regolazione genica e nell’adattamento alle sostanze chimiche presenti nell’ambiente. Studi recenti hanno evidenziato una versione più attiva del gene Ahr nei Neanderthaliani e nei Denisoviani, suggerendo un ruolo significativo nel loro adattamento a specifici ambienti. Questa scoperta ha importanti implicazioni per la comprensione dell’evoluzione umana e delle nostre capacità di adattamento alle condizioni ambientali.
La ricostruzione del gene ancestrale grazie all’editing genomico
La ricostruzione del gene ancestrale grazie all’editing genomico è un campo di ricerca promettente che ci permette di comprendere meglio l’evoluzione dei geni umani. Attraverso l’utilizzo di tecniche di editing genomico come CRISPR-Cas9, i ricercatori sono in grado di modificare il DNA delle cellule umane per ripristinare sequenze genetiche presenti nei nostri antenati comuni. Questo processo ci permette di studiare le variazioni genetiche che si sono verificate nel corso dell’evoluzione e di comprendere come queste possano aver influenzato la nostra biologia attuale. La ricostruzione del gene ancestrale è fondamentale per capire le funzioni biologiche dei geni umani e come siano state modificate nel corso del tempo. Questa tecnica ci offre una finestra unica sul passato evolutivo dei geni umani e apre nuove strade per la ricerca sulla nostra storia genetica.
(A) Livelli di AHR mRNA misurati con RT-qPCR e normalizzati ai livelli di GUSB mRNA. (B) Livelli di proteina AHR misurati mediante analisi western blot e normalizzati alla quantità di proteina totale per corsia. (C e D) Livelli di mRNA di CYP1A1 e CYP1B1 misurati con RT-qPCR e normalizzati ai livelli di mRNA di GUSB. Ogni punto rappresenta un clone indipendente e ogni diamante un pool di 13 cloni AHRV381 o 58 cloni AHRA381 che portano anche la sostituzione silenziosa. Per i livelli di mRNA, è indicata la media di tre repliche qPCR. I riquadri si estendono dal primo al terzo quartile, la mediana è indicata dalla linea orizzontale e i baffi si estendono dal riquadro al valore più piccolo e più grande. I valori P sono stati determinati mediante test t non accoppiati e correzione di Bonferroni per i test multipli.
Il recettore degli idrocarburi arilici: un ruolo chiave nella regolazione genica
Il recettore degli idrocarburi arilici (Ahr) è una proteina che svolge un ruolo chiave nella regolazione genica. Questo recettore è coinvolto nella risposta cellulare a sostanze chimiche ambientali, come i composti presenti nel fumo di sigaretta o inquinanti atmosferici. Attraverso l’editing genomico, gli scienziati sono stati in grado di studiare le variazioni genetiche del gene Ahr e identificare la sua versione ancestrale. La scoperta di un’Ahr più attivo nelle popolazioni Neanderthaliane e Denisoviane suggerisce che queste specie avessero una maggiore adattabilità alle sostanze chimiche dell’ambiente in cui vivevano. Questa ricerca fornisce nuove informazioni sul passato evolutivo dei geni umani e sulla loro capacità di adattarsi all’ambiente circostante. Comprendere il ruolo dell’Ahr nella regolazione genica può avere implicazioni significative per la salute umana e potrebbe aprire nuove strade per lo sviluppo di terapie mirate alle malattie legate alla esposizione a sostanze chimiche nocive.
L’Ahr Neanderthaliano e Denisoviano: una versione più attiva
Uno dei risultati più interessanti dell’editing genomico è la scoperta che il gene Ahr, responsabile della regolazione genica, presenta una variante più attiva nelle popolazioni neanderthaliane e denisoviane rispetto agli esseri umani moderni. Questa scoperta suggerisce che questa versione del gene potrebbe aver svolto un ruolo chiave nell’adattamento di queste popolazioni all’ambiente in cui vivevano. Il gene Ahr è coinvolto nella risposta alle sostanze chimiche presenti nell’ambiente, come i composti tossici prodotti dalla combustione di biomasse o dall’esposizione a sostanze chimiche industriali. L’attività aumentata del gene Ahr nelle popolazioni neanderthaliane e denisoviane potrebbe indicare una maggiore capacità di adattarsi a queste sostanze chimiche, fornendo un vantaggio evolutivo a queste popolazioni durante la loro storia. Questa scoperta ci aiuta a comprendere meglio l’evoluzione umana e l’adattamento delle popolazioni antiche all’ambiente circostante.
Cellule ancestrali e moderne che esprimono AHR sono state incubate con (A) KYNA, (B) indirubina o (C) B(a)P per 4 ore, seguite dalla quantificazione di CYP1A1, CYP1B1 e GUSB. Ogni pannello mostra i livelli relativi di mRNA di CYP1A1 e CYP1B1 normalizzati a GUSB e relativi all'espressione media in cellule AHRV381 trattate in modo simulato (M, 0,05% DMSO). Le barre di errore indicano le SD di quattro trattamenti indipendenti con il ligando. Le qPCR sono state eseguite in triplicati.
L’adattamento del gene alle sostanze chimiche dell’ambiente
L’adattamento del gene alle sostanze chimiche dell’ambiente è un aspetto fondamentale per la sopravvivenza e l’evoluzione delle specie. Grazie all’editing genomico, è stato possibile studiare come i geni umani si siano adattati alle diverse sostanze chimiche presenti nell’ambiente nel corso dell’evoluzione. Questi adattamenti sono spesso legati a specifiche funzioni biologiche, come la capacità di metabolizzare determinati composti o la resistenza a sostanze tossiche. Ad esempio, il recettore degli idrocarburi arilici (Ahr) è coinvolto nella regolazione genica e nella risposta ai composti chimici presenti nell’ambiente. Studi recenti hanno rivelato che la versione neanderthaliana e denisoviana di questo gene è più attiva rispetto alla versione umana moderna, suggerendo un adattamento a un ambiente diverso. Comprendere come i geni umani si siano adattati alle sostanze chimiche dell’ambiente ci fornisce preziose informazioni sulla nostra evoluzione e sulla nostra capacità di adattarci a differenti condizioni ambientali.
Le implicazioni dell’editing genomico nella comprendere l’evoluzione umana
Le implicazioni dell’editing genomico nella comprensione dell’evoluzione umana sono di grande rilevanza. Questa tecnica avanzata permette agli scienziati di ricostruire il passato evolutivo dei geni umani, fornendo una visione dettagliata dell’adattamento delle specie alle diverse condizioni ambientali nel corso del tempo. Grazie all’editing genomico, è possibile ricostruire il gene ancestrale e studiare come esso si sia evoluto per adattarsi alle sostanze chimiche presenti nell’ambiente. In particolare, l’analisi del recettore degli idrocarburi arilici (Ahr) ha dimostrato di avere un ruolo chiave nella regolazione genica e di essere stata soggetta a modificazioni nel corso dell’evoluzione umana. L’Ahr neanderthaliano e denisoviano, ad esempio, presenta una versione più attiva rispetto all’Ahr moderno, suggerendo un adattamento specifico a determinate sostanze chimiche dell’ambiente in cui queste popolazioni vivevano. Queste scoperte hanno profonde implicazioni per la nostra comprensione dell’evoluzione umana e potrebbero aiutare a spiegare come gli esseri umani si siano adattati a diversi ambienti nel corso della storia.
Espressione relativa di AHR e dei geni bersaglio di AHR CYP1A1, CYP1B1 e TIPARP nelle cellule AHRA381 e AHRV381 di questo studio e in due set di dati pubblicati contenenti entrambi dati di sequenziamento dell'RNA di cellule staminali umane e di scimpanzé. I valori di espressione sono normalizzati all'espressione dei rispettivi geni nelle cellule umane (AHRV381) per ogni studio. Le singole colture sono rappresentate da punti. Ogni riquadro si estende dal primo al terzo quartile, la mediana è indicata dalla linea orizzontale e i baffi si estendono dal riquadro al valore più piccolo e più grande che non si trova oltre 1,5* intervallo interquartile dal primo o dal terzo quartile. I valori P che confrontano l'espressione genica nelle cellule umane o di scimpanzé che esprimono AHRA381 tra gli studi sono stati determinati con il test di Wilcoxon-rank e la correzione di Bonferroni per i test multipli.
Helmbrecht, N., Lackner, M., Maricic, T., & Pääbo, S. (2024). The modern human aryl hydrocarbon receptor is more active when ancestralized by genome editing. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(22), e2402159121. doi:10.1073/pnas.2402159121
In conclusione…
L’editing genomico ha aperto nuove porte alla comprensione del passato evolutivo dei geni umani. La ricostruzione del gene ancestrale attraverso questa tecnologia ci ha permesso di ottenere informazioni preziose sulla regolazione genica e sull’adattamento alle sostanze chimiche dell’ambiente. In particolare, l’Ahr neanderthaliano e denisoviano si è rivelato una versione più attiva, suggerendo un ruolo chiave nella nostra evoluzione. Le implicazioni di queste scoperte sono immense, poiché ci aiutano a comprendere meglio come l’umanità si sia adattata e abbia sviluppato caratteristiche uniche nel corso dei millenni. Tuttavia, resta ancora molto da scoprire e da approfondire. Un punto aperto per la riflessione riguarda l’influenza dell’editing genomico sul futuro della nostra specie: quali potrebbero essere le conseguenze a lungo termine delle manipolazioni genetiche? Questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per migliorare le nostre capacità o potrebbe avere effetti imprevisti e indesiderati? È fondamentale continuare la ricerca e il dibattito etico su questi temi per garantire che l’editing genomico sia utilizzato in modo responsabile e sicuro per il bene dell’umanità.
