Galileo Giornale di scienza e problemi globali

Che geni quelle api

Hanno un cervello grande quanto il punto alla fine di questa frase. Cinque ordini di grandezza, cioè 100.000 volte, più piccolo di quello umano e solo quattro volte maggiore rispetto al moscerino della frutta che, per quanto studiato dai ricercatori, non vanta un repertorio comportamentale così complesso. Eppure, con circa un milione di neuroni a disposizione, le api sono uno degli esempi più sorprendenti del mondo animale, la cui evoluzione, come si è verificato in pochi altri casi, è culminata in un'organizzazione sociale straordinariamente avanzata. Per questo, dopo quattro anni di lavoro, la pubblicazione dell'intera sequenza genetica della specie “Apis mellifera” ad opera di un consorzio internazionale di 170 scienziati, segna uno di quei momenti esaltanti per la ricerca, in cui si sforna una pioggia di articoli, apparsi congiuntamente su Science, Nature e Pnas. È un'occasione unica, infatti, per decifrare le basi genetiche della sofisticata struttura gerarchica degli alveari, ma anche per comprendere la fisiologia e la storia evolutiva di questi animali.

Le api, con buona pace di chi non vede la somiglianza, appaiono molto più vicine a noi di quanto non siano a tutti gli altri insetti. In poco più di 10 mila geni (meno della Drosophila), per un totale di 236 milioni di paia di basi, i neurobiologi della University of Illinois Urbana-Champaign (Uiuc) hanno individuato circa 700 geni, provenienti da un progenitore ancestrale, comuni ad altri organismi compresi i mammiferi, che invece i moscerini e le zanzare hanno perso. Come i vertebrati, hanno nel Dna un orologio biologico che scandisce i cicli circadiani e le attività quotidiane: la divisione del lavoro, la localizzazione nel volo e la famosa “danza”, l'unico linguaggio simbolico esistente al di fuori dei primati.

Lo sforzo di sequenziare questi alacri impollinatori compiuto dal National Human Genome Research Institute, il National Insitutes of Health e lo United States Department of Agricolture, porta a quota cinque il numero di insetti finora sequenziati, dopo il moscerino, la zanzara, la farfalla e lo scarafaggio. Ma le api hanno un primato: sono le prime a possedere un sistema di metilazione del Dna molto simile a quello dei vertebrati, compresi gli esseri umani: è uno dei meccanismi enzimatici più potenti per la regolazione dei geni, capace di silenziarne selettivamente l'attività. Potrebbe essere lì la chiave della complessa organizzazione degli alveari, con un'ape regina, che produce circa 2.000 uova al giorno, intorno alla quale ruotano decine di migliaia di api operaie che rispettano una rigida divisione dei compiti.

Il comportamento animale, secondo i ricercatori, è regolato anche dall'azione di circa 200 neuropeptidi, proteine del cervello che interferiscono con i circuiti nervosi. Sarebbero questi neuropeptidi a determinare il passaggio delle giovani api operaie impegnate nella cura della uova o delle larve, verso altre mansioni come la ricerca del nettare e del polline, dell'esecuzione e dell'interpretazione della danza e della difesa del nido.

Nel fiume di studi scientifici che accompagnano l'annuncio del sequenziamento, si scopre anche che le api, come gli esseri umani, provengono dall'Africa, e da lì sono migrate verso la fine del Pleistocene (10 mila anni fa) nel Vecchio Mondo, “uno spettacolare esempio di invasione biologica”. Il Dna ci racconta che poi si sono divise in due popolazioni differenti, una ha colonizzata l'Europa centrale e la Russia, e l'altra l'Europa meridionale, orientale e l'Asia. “Nonostante la vicinanza biologica, i due gruppi europei sono i più diversi sulla Terra”, ha commentato il genetista Charles Whitfield della Uiuc. Ultima curiosità: è stato scoperto l'esemplare di ape più vecchio mai conosciuto. È rimasto 100 milioni di anni fossilizzato nell'ambra.     

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  Tempo e stress

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  Lo “stress” è legato alle fantasie sul futuro: anche se in un dato momento proviamo un grande disagio, non ci sentiamo molto stressati a meno di non immaginare che il disagio si protrarrà nel tempo. Tre milioni di anni fa, i nostri antenati erano in competizione con altri animali selvatici nella savana africana. Essi sopravvissero perché ereditarono una risposta di “combattimento o fuga” che li aiutava ad affrontare l’emergenza con azioni tempestive in caso di minaccia, e perché svilupparono la capacità di pensare al passato, immaginare il futuro e pianificare azioni di conseguenza. Mentre questi sistemi, presi singolarmente, contribuivano in maniera efficace al miglioramento della sopravvivenza, operando insieme sono diventati una fonte di stress continuo. Fortunatamente molte culture umane hanno finito col trovare dei modi per allenare la mente a sospendere questa costante pianificazione della sopravvivenza, astrarsi dal flusso di pensieri e assaporare il momento presente. Questa conferenza esplorerà i modi in cui la scienza moderna sta adattando queste tecniche antiche per alleviare lo stress del mondo moderno.

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