Roma – Il successo evolutivo della nostra specie potrebbe essere dipeso da piccoli cambiamenti nella biochimica del nostro cervello dopo che ci siamo separati dalla linea evolutiva che ha portato ai Neanderthal e ai Denisoviani circa mezzo milione di anni fa. Due di questi piccoli cambiamenti che distinguono gli esseri umani moderni dai Neanderthal e dai Denisoviani influenzano la stabilità e l’espressione genetica dell’enzima adenilosuccinato liasi, o ADSL. Questo enzima è coinvolto nella biosintesi della purina, uno dei mattoni fondamentali del DNA, dell’RNA e di altre importanti biomolecole. In uno studio ora pubblicato su PNAS, i ricercatori dell’Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), in Giappone, e del Max Plank Institute for Evolutionary Anthropology, in Germania, hanno scoperto che questi cambiamenti potrebbero svolgere un ruolo importante nel nostro comportamento, contribuendo a fornire nuovi tasselli al grande puzzle di chi siamo noi umani e da dove veniamo. “Attraverso il nostro studio, abbiamo ottenuto indizi sulle conseguenze funzionali di alcuni dei cambiamenti molecolari che distinguono gli esseri umani moderni dai nostri antenati”, afferma il primo autore, Xiang-Chun Ju dell’Unità di Genomica Evolutiva Umana dell’OIST. L’enzima ADSL è costituito da una catena di 484 amminoacidi. Le varianti moderna e ancestrale di questo enzima differiscono per uno solo di questi amminoacidi: in posizione 429, l’alanina nella forma ancestrale è stata sostituita con una valina in quella moderna. In vitro, è stato osservato che questo cambiamento riduce la stabilità della proteina. Il team ha ora dimostrato che nei modelli murini, ciò si traduce in concentrazioni più elevate dei substrati catalizzati dall’ADSL in diversi organi, soprattutto nel cervello. Poiché è noto che la carenza genetica di ADSL causa ritardo psicomotorio e deficit cognitivi negli esseri umani, i ricercatori hanno esplorato i possibili effetti comportamentali di questa sostituzione. In un esperimento in cui l’acqua viene messa a disposizione dei topi in seguito a un segnale visivo o sonoro, hanno scoperto che le femmine con la sostituzione accedevano costantemente all’acqua più frequentemente rispetto alle loro compagne di cucciolata quando avevano sete, suggerendo che la ridotta attività dell’enzima permetteva loro di competere meglio per una risorsa scarsa.
La sostituzione aminoacidica è assente sia nei Neanderthal che nei Denisoviani, ma presente in praticamente tutti gli esseri umani odierni, il che dimostra che questo cambiamento deve essere apparso negli esseri umani moderni dopo la loro separazione dalla linea evolutiva che ha dato origine ai Neanderthal e ai Denisoviani, ma prima di lasciare l’Africa. “È troppo presto per applicare direttamente queste scoperte agli esseri umani, poiché i circuiti neurali dei topi sono molto diversi”, aggiunge Ju. “Ma la sostituzione potrebbe averci conferito un vantaggio evolutivo in determinati compiti rispetto agli esseri umani ancestrali”.
Il team ha poi ricercato altre alterazioni genetiche correlate che potrebbero influenzare l’attività dell’ADSL negli esseri umani moderni. Hanno identificato una serie di varianti genetiche in una regione non codificante del gene ADSL, presenti in almeno il 97% di tutti i genomi umani attuali. Test statistici che hanno coinvolto sequenze genetiche di Neanderthal, Denisova e moderne popolazioni africane, europee ed est-asiatiche hanno fornito solide prove del fatto che queste varianti siano state selezionate positivamente tra gli esseri umani moderni.
È interessante notare che i ricercatori hanno scoperto che, anziché compensare la ridotta attività dell’ADSL causata dal cambiamento dell’amminoacido, i cambiamenti non codificanti riducono l’espressione dell’RNA dell’ADSL, diminuendone ulteriormente l’attività, ancora una volta, soprattutto nel cervello. “Questo enzima ha subito due distinti cicli di selezione che ne hanno ridotto l’attività: prima attraverso una modifica della stabilità della proteina e poi riducendone l’espressione. Evidentemente, c’è una pressione evolutiva per ridurre l’attività dell’enzima abbastanza da fornire gli effetti che abbiamo osservato nei topi, mantenendolo sufficientemente attivo da evitare la sindrome da deficit di ADSL”, spiega il coautore Shin-Yu Lee della stessa unità di ricerca presso l’OIST.
“I nostri risultati aprono molti interrogativi”, spiega Izumi Fukunaga dell’Unità di Neuroscienze Sensoriali e Comportamentali dell’OIST. “Ad esempio, non è chiaro perché solo i topi femmina sembrino ottenere un vantaggio competitivo. Il comportamento è complesso. Accedere all’acqua in modo efficiente implica l’elaborazione delle informazioni sensoriali, l’apprendimento di quali azioni portano a ricompense, la gestione delle interazioni sociali, la pianificazione motoria e molti altri processi. Ognuno di questi può coinvolgere più regioni cerebrali. Pertanto, sono necessari ulteriori studi per comprendere il ruolo dell’ADSL nel comportamento”.
Svante Pääbo, responsabile dell’Unità di Genomica Evolutiva Umana, riassume: “Esistono pochi enzimi che sono stati influenzati dai cambiamenti evolutivi negli antenati degli esseri umani moderni. L’ADSL è uno di questi. Stiamo iniziando a comprendere gli effetti di alcuni di questi cambiamenti e quindi a ricostruire come il nostro metabolismo sia cambiato negli ultimi mezzo milione di anni della nostra evoluzione. Il prossimo passo sarà studiare quali effetti possano avere le combinazioni di questi cambiamenti”.(30Science.com)
