Raramente il nostro ambiente è cambiato così rapidamente. Oltre ai cambiamenti climatici, ci stiamo esponendo agli inquinanti atmosferici, microplastiche e livelli senza precedenti di grassi, sale e zucchero nel nostro cibo.
Il cambiamento ambientale è una delle cose che può produrre grandi e gravi mutazioni nel nostro DNA che possono rapidamente portare a malattie, come il cancro causato dalle radiazioni. Ma il nostro DNA contiene anche molte piccole mutazioni nascoste. Sebbene inizialmente non abbiano alcun effetto su di noi grazie a una scatola di trucchi genetici che i nostri corpi usano per proteggerci, queste variazioni "criptiche" possono accumularsi nel corso di molte generazioni e poi essere portate alla vita da grandi cambiamenti ambientali.
Ricerche recenti hanno dimostrato quanto siano importanti queste variazioni criptiche per l'evoluzione. C'è una possibilità che potrebbero essere dietro il rischio crescente di problemi come diabete, cancro e malattie cardiache e potrebbe persino produrre nuove malattie. Ma queste mutazioni potrebbero anche essere doni nascosti ai nostri antenati che ci consentono di adattarci più rapidamente ai problemi che affrontiamo, dalle condizioni mediche ai cambiamenti climatici.
I cambiamenti nel DNA combinati con il processo di selezione naturale sono ciò che consente alle specie di evolversi. Alcune variazioni genetiche offrono un vantaggio selettivo e gli individui che li hanno hanno maggiori probabilità di sopravvivere e trasmettere i propri geni, diffondendoli gradualmente in tutta la specie. Qualsiasi cambiamento che sia uno svantaggio riduce la sopravvivenza o le possibilità riproduttive per un individuo e ha meno probabilità di essere trasmesso alle generazioni future.
Buffer contro il cambiamento
La variazione genetica criptica ci offre una terza alternativa. Alcuni cambiamenti nel DNA hanno poco o nessun effetto, non danno né un vantaggio né uno svantaggio ma si accumulano lentamente nel corso delle generazioni. Queste variazioni si nascondono in vari modi. Ad esempio, gli organismi semplici sono in grado di ridurre l'impatto dei cambiamenti nell'ambiente sulle loro funzioni biologiche utilizzando un processo noto come canalizzazione. Ciò significa che piccoli cambiamenti nel loro DNA non causano differenze visibili.
A volte, i geni sono persino duplicati in diverse parti del DNA, quindi esiste ridondanza nel sistema. Qualsiasi cambiamento in un gene può quindi essere nascosto dagli altri.
In forme di vita complesse, molte nuove varianti rimangono invisibili perché abbiamo due versioni della maggior parte dei nostri geni (una da mamma e una da papà), e una delle versioni è dominante sopra l'altro. Le variazioni genetiche criptiche sono recessive (non dominanti) in questa relazione e quindi in condizioni normali non mostrano.
Ci sono anche alcune modifiche minori che non causare alcun cambiamento reale alla biochimica dell'organismo. Forse scambiano un componente in una proteina con qualcosa di molto simile.
Tutte queste cose fungono da cuscinetto contro i cambiamenti fisici, consentendo un accumulo di variazioni nel DNA che diventa visibile solo quando si verifica un cambiamento significativo nell'ambiente. Molti ricercatori nel campo della genetica evolutiva credono che questa variazione genetica criptica possa rispondere al problema di come le specie sono state in grado di adattarsi rapidamente alle nuove sfide del passato. Il fringuelli delle isole Galapagos ha aiutato Darwin a sviluppare la sua teoria dell'evoluzione e la rapida creazione dei diversi tipi di fringuelli che ha visto è molto probabilmente un esempio di variazione criptica al lavoro.
Esperimento illuminante: verde fluorescente E. coli batteri. KPWangkanont / Shutterstock
Osservare questo cambiamento negli animali o in natura è impossibile, date le tempistiche multi-generazionali coinvolte. Ma ricercatori dell'Università di Zurigo usato di recente E. coli batteri per dimostrare l'importanza di questa variazione nell'evoluzione e nell'adattamento a nuovi ambienti.
Nei loro esperimenti, hanno creato un ambiente artificiale in cui i batteri che potevano produrre fluorescenza verde avevano un vantaggio rispetto a quelli che producevano giallo. I ricercatori hanno dimostrato che le colonie batteriche contenenti livelli più elevati di variazione criptica sono state in grado di passare più rapidamente al verde fluorescente.
Questo è stato un piccolo, insignificante cambiamento per i batteri, ma una prova molto chiara del concetto che la variazione criptica può aiutare una specie ad adattarsi più rapidamente ai cambiamenti ambientali. Questo può essere molto importante per comprendere l'importanza della variazione criptica nei sistemi più critici che influenzano la resistenza alle malattie e la suscettibilità.
Ricercatori all'Università di Würzburg hanno dimostrato che il livello di variazione genetica criptica in Neisseria meningitidis, un batterio che può causare meningite, contribuisce a quanto sia dannosa la malattia risultante. Questo livello più elevato di variazione è solo un fattore quando i batteri entrano nel flusso sanguigno, ma non ha alcun impatto sul loro normale ambiente della gola umana.
Una migliore comprensione di come questi batteri cambiano quando sono nel sangue può aiutarci a combattere malattie come la meningite. Avremo una migliore comprensione di come si manifestano i sintomi e, soprattutto, potremo essere in grado di affrontare qualsiasi resistenza agli antibiotici nascosto nel DNA dei batteri.
Potenziale nascosto
Anche il nostro DNA ospita alti livelli di variazione criptica. Il potenziale per le varianti genetiche criptiche nascoste nel nostro DNA improvvisamente non diventa così criptico grazie ai cambiamenti nell'ambiente è una seria preoccupazione.
Sebbene non comprendiamo ancora gli effetti esatti della variazione criptica, diversi cambiamenti nel nostro DNA, ereditati silenziosamente dai nostri antenati, sono già stati collegati ad un aumentato rischio di malattie come asma or cancro. Per le persone con questi cambiamenti, l'esposizione ai gas di scarico delle auto ha maggiori probabilità di avere un effetto.
Tuttavia, potrebbero esserci anche soluzioni e problemi nascosti nel DNA. Mentre il mondo si riscalda a causa dei cambiamenti climatici, la variazione genetica criptica potrebbe offrire a noi e ad altre specie un'ancora di salvezza tanto necessaria? La maggiore capacità di evolversi rapidamente e adattarsi, può essere tutto ciò che si frappone tra una specie sopravvissuta al riscaldamento globale e all'estinzione.
Circa l'autore
Michael J Porter, docente di genetica molecolare, Università di Lancashire centrale
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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