L'enigma antico delle lamprede: svelare i misteri evolutivi dei vertebrati senza mascelle

RomeLe lamprede sono uno dei due unici vertebrati privi di mascelle. Sebbene stiano creando problemi nelle attività di pesca del Midwest, stanno anche aiutando i ricercatori a comprendere l'evoluzione dei vertebrati. Gli scienziati della Northwestern University hanno confrontato le lamprede con rane acquatiche dotate di mascelle chiamate Xenopus. Hanno così scoperto informazioni cruciali su due tipi fondamentali di cellule staminali: cellule blastula pluripotenti e cellule della cresta neurale.

Ecco alcuni punti salienti dello studio:

• I geni delle lamprede e delle rane condividono reti di pluripotenza simili.
• Le lamprede non esprimono il gene pou5 nelle cellule della cresta neurale.
• Questo gene è cruciale per la formazione della mascella e delle strutture del capo nei vertebrati con mascelle.

Le cellule pluripotenti possono differenziarsi in qualsiasi tipo cellulare del corpo. Sia le cellule della blastula che quelle della cresta neurale possiedono questa capacità. Un nuovo studio ha mostrato che mentre le cellule della cresta neurale delle rane mostrano espressione di pou5, quelle delle lamprede no. Questa differenza potrebbe spiegare perché le lamprede sono prive di mascelle. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati su Nature Ecology & Evolution.

Studiare le lamprede ci aiuta a comprendere le origini e lo sviluppo dei vertebrati, compresi gli esseri umani. Carole LaBonne, docente alla Northwestern e specialista in biologia dello sviluppo, ha condotto uno studio e ha affermato che per capire l'evoluzione dovremmo analizzare i vertebrati viventi più primitivi come i mixini e le lamprede.

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Le cellule della cresta neurale sono molto versatili e possono differenziarsi in vari tipi cellulari, come neuroni e cellule muscolari. Nei vertebrati con mascella, le cellule della blastula perdono presto la capacità di diventare diversi tipi di cellule, mentre le cellule della cresta neurale mantengono questa capacità per un periodo più lungo. I ricercatori hanno scoperto che le cellule della blastula della lampreda possiedono ancora una rete completa per la pluripotenza, suggerendo che i vertebrati con e senza mascella potrebbero aver evoluto insieme questi tipi di cellule staminali.

Joshua York, autore principale e ricercatore post-dottorale, ha sottolineato che, sebbene i geni delle lamprede e delle rane siano per lo più simili, nelle lamprede il gene pou5 non è espresso nelle cellule della cresta neurale. Questo potrebbe significare che il gene è stato perso nel tempo e non sviluppato successivamente nei vertebrati con mascelle. Anche dopo 500 milioni di anni di evoluzione, esistono limiti rigorosi sui livelli di espressione genica necessari per promuovere la pluripotenza.

Lamprede e rane si sono evolute separatamente per milioni di anni, ma utilizzano ancora controlli biologici simili. I ricercatori erano curiosi di scoprire il motivo di queste somiglianze. Il progetto è stato finanziato da varie organizzazioni, come il National Institutes of Health e il National Science Foundation, ed è stato dedicato al Dr. Joseph Walder.

Studiare le lamprede permette agli scienziati di approfondire l'evoluzione dei vertebrati. Confrontando le lamprede con gli animali dotati di mascelle, i ricercatori mirano a comprendere come si siano sviluppate caratteristiche chiave negli animali moderni, inclusi gli esseri umani. Questa ricerca rappresenta un passo verso la soluzione di antichi misteri biologici.