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Cervello: lo sviluppo evolutivo “a mosaico”

Uno studio su topi ha dimostrato che le dimensioni delle differenti aree del cervello possono evolvere in modo indipendente tra loro, ovvero secondo la cosiddetta evoluzione a mosaico che risponde a pressioni selettive differenziali associate a compiti diversi. La scoperta è stata possibile grazie all’analisi genetica di 10.000 esemplari di una specie di topo.

Le dimensioni delle diverse aree del cervello sono evolute l’una indipendentemente dall’altra e in maniera indipendente dalle dimensioni del corpo, almeno nei topi. Lo ha stabilito uno studio condotto da ricercatori dell’Università di Manchester, in Regno Unito, dell’Università del Tennessee a Memphis, e del Beth Isreal Deaconess Medical Center, a Boston, che mettono così un punto fermo nel lungo dibattito sui meccanismi di sviluppo cerebrale, che ha visto contrapposte due tesi.

Secondo una prima ipotesi, nota come paradigma dell’evoluzione a mosaico, la dimensione dei diversi sistemi cerebrali evolverebbe autonomamente per pressioni selettive differenziali associate ai diversi compiti. Secondo il cosiddetto paradigma dell’evoluzione concertata, invece, le diverse regioni sarebbero vincolate o dirette da fattori di sviluppo che provvederebbero a gestire uno sviluppo bilanciato del cervello nel suo complesso.

La distinzione tra le due ipotesi è importante per la comprensione dell’evoluzione del cervello e dei meccanismi di sviluppo su cui si presume che operi la selezione, ovvero sul ruolo da attribuire alla ”microevoluzione”, l’evoluzione che avviene nelle specie e i processi di speciazione, e alla “macroevoluzione”, l’evoluzione su grande scala che determina l’origine e lo sviluppo delle grandi categorie sistematiche, cometaxa o classi. In passato, gli studi, prevalentemente basati sul confronto fra lo sviluppo cerebrale in specie differenti anche molto lontane fra loro, avevano portato a risultati ambivalenti.

La conclusione a cui ora sono arrivarti Reinmar Hager, Lu Lu, Glenn D. Rosen e Robert W. Williams è frutto di una ricerca condotta su una singola specie, il topo, durata 15 anni – descritta in un articolo pubblicato su “Nature Communications” – che ha richiesto la misurazione del volume e del peso delle diverse aree cerebrali e l’analisi genetica di ben 10.000 esemplari, in modo da poter associare le variazioni nelle dimensioni delle parti del cervello a variazioni nei geni.

In questo modo, i ricercatori hanno identificato i loci genici, ovvero le localizzazioni cromosomiche delle due copie di un gene, responsabili delle dimensioni di sette differenti regioni del cervello, uno solo dei quali era coinvolto del controllo di due regioni. Un gruppo di tre distinti e specifici loci genici – differenti e poco collegati con quelli che risultano determinare le dimensioni corporee – provvede invece a influenzare la dimensione complessiva del cervello.

“Mentre i loci genetici citati in questo lavoro, concludono gli autori, sono un importante aggiunta alle teorie sull’evoluzione del cervello, i geni all’interno dei loci devono essere ancora identificati e caratterizzati funzionalmente. Sebbene i topi usati in questo studio costituiscano il modello genetico studiato più ampiamente nei mammiferi, sono necessari ulteriori studi per stabilire se modelli simili possono essere trovati anche nell’uomo.”

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