I padri più anziani trasmettono più mutazioni ai figli (almeno nei moscerini)

Quanto maggiore è l’età a cui si diventa genitori, tanto maggiore è il numero di mutazioni presenti nel genoma dei figli, e questa relazione vale ancora di più per i padri. Almeno nel caso dei moscerini, come ha appena mostrato un gruppo di ricercatori della Rockefeller University in uno studio pubblicato sulla rivista Nature Ecology & Evolution: in particolare, sembrerebbe che i padri più anziani hanno meno capacità di riparare o rimuovere le mutazioni che insorgono durante la formazione degli spermatozoi e, di conseguenza, più probabilità di passare ai figli queste mutazioni.

Le mutazioni sono alterazioni o variazioni permanenti della sequenza del Dna, e possono essere causate sia da “errori” interni casuali, che si verificano durante la replicazione del Dna, che da fattori esterni che agiscono da agenti mutageni. Le mutazioni che sono trasmesse per via ereditaria sono dette germinali, perché si verificano appunto nelle cellule della linea germinale da cui si originano gli oociti, gameti femminili o gli spermatozoi, gameti maschili. Sono invece dette somatiche quelle che si verificano in una qualsiasi cellula dell’organismo, diversa da quelle della linea germinali. Le mutazioni trasmesse per via ereditaria hanno un ruolo importante nell’evoluzione; in molte specie, incluso l’essere umano, la maggior parte delle mutazioni sono trasmesse dalla linea paterna e la loro frequenza aumenta con l’età dei padri.

Per comprendere più approfonditamente i meccanismi e le cellule che regolano il processo di trasmissione delle alterazioni del Dna, gli autori dello studio appena pubblicato hanno sequenziato l’Rna dei testicoli di circa 300 esemplari di Drosophila melanogaster, il moscerino della frutta: nel campione in esame, metà degli esemplari studiati erano giovani (avevano solo 48 ore di vita), l’altra metà erano più vecchi (25 giorni di vita).

In particolare, gli esperti si hanno cercato di capire se nei moscerini più anziani il processo di spermatogenesi avviene con un tasso di mutazioni più elevato, o se invece, pur avendo un numero di mutazioni simile a quello dei giovani, non sono poi in grado di riparare gli eventuali danni. Hanno perciò valutato il carico mutazionale tra gli esemplari giovani e vecchi, per confrontare la proporzione di cellule che presentavano almeno una mutazione. La risposta è che si verificano entrambi i fenomeni: gli esemplari più vecchi di D. melanogaster presentano più mutazioni per molecola di Rna rispetto a quelli più giovani già nelle fasi precoci della spermatogenesi, e l’alto carico mutazionale degli individui più adulti rimane invariato per tutto il processo di maturazione degli spermatozoi, mentre nei più giovani le eventuali lesioni vengono riparate o rimosse.

Per comprendere se le mutazioni osservate erano somatiche, germinali o nuove, hanno inoltre sequenziato il genoma di ogni singolo individuo, rilevando che ogni mutazione era nuova, non era cioè già presente del Dna delle cellule del moscerino. Infine, hanno confrontato le proporzioni delle principali classi di mutazioni tra i due gruppi, osservando che nei moscerini più giovani prevalgono le mutazioni citosina-timina e timina-guanina, mentre in quelli più adulti timina-guanina a citosina-guanina. I rapporti alterati del materiale genico a carico di un unico nucleotide suggerisce che il tasso di mutazioni non è influenzato solo dall’età degli esemplari, ma sono coinvolti anche i meccanismi di regolazione che contribuiscono al mantenimento dell’integrità del genoma. Quindi gli esperti hanno correlato 211 geni coinvolti nella riparazione dei danni del Dna, non è emersa una significativa down-regulation dell’espressione dei geni responsabili del mantenimento del genoma, ma le drosofile adulte presentano un’espressione inferiore di alcuni geni trascrizionali fondamentali durante il processo di differenziazione delle cellule staminali germinali.

L’obiettivo dei ricercatori è ora comprendere quali, tra i geni coinvolti nella riparazione delle mutazioni, realmente determinano le differenze nei moscerini a seconda dell’età. Dato l’alto tasso riproduttivo di Drosophila melanogaster, comprendere i loro modelli di mutazioni può offrire nuove informazioni sull’effetto che queste provocano sulla salute umana e sull’evoluzione.

Riferimenti: Nature Ecology & Evolution

Credits immagine: Braňo via Unsplash