La perdita funzionale di un gene ha cambiato una persona

Due o tre milioni di anni fa, la perdita funzionale di un gene ha causato una serie di cambiamenti significativi in ​​quella che alla fine diventerà la specie umana moderna, cambiando tutto, dai tassi di fertilità e aumentando il rischio di cancro dal mangiare carne rossa.

In un nuovo articolo pubblicato nel numero del 12 settembre della rivista Proceedings of the Royal Society B, i ricercatori della California School of Medicine di San Diego presso l'Università della California riportano studi su topi a cui manca lo stesso gene, chiamato CMAH, e le loro scoperte, che mostrano perché gli esseri umani sono diventati uno dei migliori corridori di distanza nel regno animale.

Nello stesso periodo in cui si è verificata la mutazione CMAH, gli antenati umani stavano passando dalle aree boschive alla vita principalmente nelle aride savane dell'Africa. A quel tempo, stavano già camminando in posizione verticale, i corpi e le capacità di questi primi ominidi si stavano sviluppando notevolmente, in particolare, si verificarono importanti cambiamenti nella biomeccanica e nella fisiologia scheletrica, che portarono a gambe lunghe ed elastiche, piedi grandi, potenti muscoli glutei e un vasto sistema di ghiandole sudoripare in grado di dissipare il calore in modo molto più efficiente rispetto ad altri grandi mammiferi.

Tali cambiamenti, dicono gli scienziati, hanno contribuito alla capacità degli esseri umani di correre su lunghe distanze relativamente instancabilmente, consentendo ai nostri antenati di cacciare nel bel mezzo della giornata quando altri carnivori stavano riposando e inseguono le loro prede fino all'esaurimento - una tecnica chiamata caccia persistente. .

Abbiamo scoperto questa prima chiara differenza genetica tra gli esseri umani ei nostri parenti evolutivi viventi più vicini, gli scimpanzé, oltre 20 anni fa ", ha detto l'autore senior dello studio Ajit Varki, M.D., professore emerito di medicina.

Dato il tempo approssimativo della mutazione e il suo effetto sulla fertilità in un modello murino con la stessa mutazione, Ajit Varki e Pascal Ganet, Ph.D., professore di antropologia e patologia, hanno iniziato a indagare su come una differenza genetica potesse aver contribuito all'emergenza di Homo, un genere che include il moderno Homo sapiens e specie estinte come Homo habilis e Homo erectus.

I risultati degli scienziati suggeriscono che la perdita di CMAH ha contribuito a un miglioramento della capacità dei muscoli scheletrici di utilizzare l'ossigeno. E se tradotta in esseri umani, la perdita di CMAH potrebbe aver fornito ai primi ominidi un vantaggio selettivo nella loro transizione dalla vita sugli alberi ai cacciatori-raccoglitori all'aperto.

Quando il gene CMAH mutò nel genere Homo due o tre milioni di anni fa, forse in risposta alle pressioni evolutive causate da un antico patogeno, cambiò il modo in cui gli ominidi successivi e gli esseri umani moderni usarono gli acidi sialici, una famiglia di molecole di zucchero che rivestono le superfici cellulari dove servono come punti di contatto vitali per l'interazione con altre cellule e con l'ambiente.

La mutazione provoca la perdita di acido sialico, chiamato acido N-glicolilneuraminico (Neu5Gc), e l'accumulo del suo precursore, chiamato acido N-acetilneuraminico o Neu5Ac, che differisce per un solo atomo di ossigeno.

Questa differenza apparentemente insignificante colpisce quasi tutti i tipi di cellule del corpo umano e si è dimostrata molto vantaggiosa. Gli scienziati hanno collegato la perdita del gene CMAH e degli acidi sialici non solo al miglioramento della mobilità a lungo raggio, ma anche al miglioramento dell'immunità innata nei primi ominidi. Gli acidi sialici possono anche essere un biomarcatore per il rischio di cancro.

Al contrario, alcuni acidi sialici sono associati a un aumentato rischio di diabete di tipo 2 e possono contribuire a un aumento del rischio di cancro associato al consumo di carne rossa.

Sono una spada a doppio taglio ", ha detto Ajit Varki. Un gene perso ha provocato un piccolo cambiamento molecolare che sembra aver profondamente alterato la biologia umana e le capacità che risalgono alle nostre origini.