Nuovo studio: riscritta l’evoluzione delle componenti del sistema nervoso grazie alle scoperte sui canali ionici

RomeUna nuova ricerca condotta dagli scienziati della Penn State rivoluziona la nostra comprensione di alcune proteine cruciali per la segnalazione elettrica nel sistema nervoso. Finora si era creduto che i canali ionici della famiglia Shaker fossero evoluti insieme al sistema nervoso e si fossero manifestati con l'aumento della complessità degli animali. Tuttavia, il nuovo studio dimostra che questi canali esistevano molto prima dello sviluppo del sistema nervoso. La ricerca ha rivelato che queste proteine sono molto più antiche di quanto si pensasse.

I canale ionici della famiglia Shaker sono comparsi negli organismi unicellulari prima dell'antenato comune di tutti gli animali. I coanoflagellati, organismi unicellulari strettamente imparentati con gli animali, possiedono geni per i canali ionici della famiglia Shaker. La diversità dei canali ionici era massima nei primi animali viventi con reti nervose semplici.

I canali ionici regolano il passaggio degli ioni attraverso le membrane cellulari e permettono i segnali elettrici fondamentali per la comunicazione nel sistema nervoso. La famiglia dei canali Shaker aiuta specificamente il potassio a uscire dalla cellula per terminare i potenziali d'azione. Questi canali possono aprirsi o chiudersi in risposta alle variazioni del campo elettrico.

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Lo studio ha rivelato che i geni dei canali ionici della famiglia Shaker nei coanoflagellati sono più vicini ai tipi Kv2, Kv3 e Kv4 di quanto si pensasse in precedenza, indicando che questi tipi sono in realtà i più antichi. Il comune antenato degli animali probabilmente possedeva sia canali Kv1 (presenti nelle meduse pettine) sia canali simili a Kv2-4 (presenti nei coanoflagellati). Alcuni animali primitivi, come le meduse pettine e le spugne, hanno successivamente perso i geni per i canali simili a Kv2-4.

Questa scoperta mette in discussione la comune convinzione riguardo la complessità dell'evoluzione. Rivela che molti elementi fondamentali necessari per un sistema nervoso erano già presenti prima della comparsa degli animali. La presenza di questi canali ionici nei microorganismi unicellulari suggerisce che l'evoluzione spesso riutilizza componenti già esistenti anziché crearne di nuovi.

Comprendere l'evoluzione dei canali ionici nel tempo ci permette di conoscerne meglio le funzioni. Questo è cruciale per trattare condizioni come le aritmie cardiache e l'epilessia, che sono legate a disfunzioni dei canali ionici. Il sequenziamento genetico, capace di individuare perdite genetiche in diverse specie, è stato determinante per queste scoperte e dimostra che l'evoluzione non segue sempre un percorso lineare.