Il superpotere dei calamari: mutazioni del codice genetico

21 giugno, 2020
Un nuovo studio scientifico rivela che i neuroni dei calamari sono in grado di modificare al di fuori del nucleo cellulare le molecole che trasmettono il codice genetico. 
 

I cefalopodi appartengono al phylum dei molluschi e comprendono circa 700 specie tra cui i polpi, i calamari, le seppie e i nautilus. Si tratta di animali straordinari capaci di meravigliose strategie: per esempio, possono passare inosservati perché cambiano la propria colorazione. O ancora espellono schizzi di inchiostro per disorientare i loro predatori. Ma il superpotere dei calamari ha a che vedere con il loro codice genetico. 

Oltre a queste affascinanti abilità, molti possono brillare nel buio degli abissi dell’oceano o, nel caso del polpo, contorcersi per adottare forme inverosimili.

Cosa permette ai cefalopodi di realizzare simili imprese?

La risposta in tre parole è: il controllo neuronale. Per esempio, riescono a cambiare colore grazie alle cellule pigmentate presenti nel manto. Queste cellule possiedono pigmenti che si espandono o si condensano di proposito per mezzo di una contrazione muscolare controllata dal sistema nervoso.

Oltre a ciò, le veloci fughe tipiche di questi animali sono possibili grazie alla loro capacità di propulsione a getto. Ciò è possibile per via di un sistema di fibre nervose motorie giganti che controllano le potenti contrazioni dei muscoli del manto. Questa forte muscolatura permette la fuoriuscita a pressione dell’acqua dalla cavità palleale.

Calamaro che cambia colori
 

Il superpotere dei calamari come oggetto di studio

Non c’è da stupirsi che i neurobiologi di tutto il mondo si dedichino allo studio dei cefalopodi. Per esempio, i ricercatori hanno individuato nei polpi un enorme controllo muscolare che permette loro di nascondersi in spazi dieci volte più piccoli rispetto al loro corpo.

Nei calamari, invece, hanno rilevato la capacità di modificare il proprio codice genetico non solo all’interno del nucleo dei neuroni, ma anche negli assoni.

Ricordiamo che gli assoni sono le lunghe e sottili proiezioni che trasmettono i segnali da un neurone all’altro. Lo studio citato è stato condotto sul calamaro atlantico (Doryteuthis pealeii) e rappresenta la prima prova della possibilità di mutare l’informazione genetica fuori dal nucleo di una cellula animale.

Calamaro bianco che nuota

Perché è importante questa caratteristica dei calamari?

Il primo motivo è che ci permette di approfondire le nostre conoscenze sulla plasticità cerebrale. Quest’ultima si riferisce alla capacità del sistema nervoso di cambiare la sua struttura e il suo funzionamento.

Ciò consente un rapido adattamento della risposta dell’animale verso un ambiente mutevole. Questo meccanismo è vitale per la sopravvivenza dell’animale.

 

I calamari sono professionisti delle mutazioni genetiche. Nel 2015 lo stesso gruppo di ricerca aveva riportato che i calamari modificano in maniera superlativa le informazioni che viaggiano nell’RNA messaggero (mRNA). I ricercatori hanno stimato che questa abilità nei calamari supera di gran lunga le mutazioni dell’mRNA negli umani.

L’RNA messaggero è una molecola di vitale importanza per il funzionamento delle cellule degli esseri viventi. Essa trasferisce il codice genetico del DNA del nucleo delle cellule ai ribosomi, dove vengono prodotte le proteine.

L’mRNA è una traduzione di certi segmenti del DNA animale che vengono “interpretati” dai ribosomi affinché questi possano ricostruire le proteine come richiesto dal codice genetico dell’animale.

La capacità di modificare l’mRNA localmente induce a pensare che, in teoria, questi neuroni regolino il tipo di proteine da produrre e, pertanto, si adattino ai bisogni speciali e circostanziali delle cellule.

In secondo luogo, questi dati possono aiutare in futuro a trattare possibili disfunzioni degli assoni, associate a diversi disturbi neurologici negli esseri umani.

Calamaro negli abissi
 

Nota finale sul superpotere dei calamari

La mutazione dell’RNA è un meccanismo biologico che offre maggiore versatilità al momento di esprimere diverse versioni di una stessa proteina. In termini di sopravvivenza, la mutazione dell’mRNA è molto più sicura rispetto a quella del DNA, le cui mutazioni potrebbero risultare ben più deleterie per l’animale.

In caso di errore, tale mutazione si corregge quando la molecola di RNA si degrada, viceversa un errore nel DNA resta per sempre.

A oggi restano ancora sconosciuti all’essere umano numerosi meccanismi del mondo animale. Grazie alla ricerca scientifica, tuttavia, con il tempo potremmo persino trovare soluzione ad alcune patologie umane.

Gli studi sul “superpotere” dei calamari sono dunque essenziali non solo per conoscere meglio il mondo animale, ma anche per la loro possibile utilità al fine di trattare diverse malattie.

 
  • Vallecillo-Viejo, I. C., Liscovitch-Brauer, N., Diaz Quiroz, J. F., Montiel-Gonzalez, M. F., Nemes, S. E., Rangan, K. J., … & Rosenthal, J. J. (2020). Spatially regulated editing of genetic information within a neuron. Nucleic Acids Research. https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaa172/5809668
  • Marine Biological Laboratory. (2020, March 23). New genetic editing powers discovered in squid. ScienceDaily. Retrieved April 12, 2020 from www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200323125629.htm
  • Salvanes, A. G. V., Moberg, O., Ebbesson, L. O., Nilsen, T. O., Jensen, K. H., & Braithwaite, V. A. (2013). Environmental enrichment promotes neural plasticity and cognitive ability in fish. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 280(1767), 20131331.