Uno studio dell’USC Stem Cell Lab svela il legame evolutivo tra le branchie dei pesci e l’orecchio esterno dei mammiferi, aprendo nuove prospettive sulla biologia evolutiva.
L’origine evolutiva dell’orecchio esterno dei mammiferi – una struttura intricata e unica – ha sempre rappresentato un mistero per i biologi. Un nuovo studio pubblicato su Nature dal laboratorio USC Stem Cell di Gage Crump ha gettato luce su questa affascinante questione, svelando che le radici di questa struttura risiedono nelle branchie di pesci e invertebrati marini.
“Quando abbiamo iniziato il progetto, l’origine evolutiva dell’orecchio esterno era una scatola nera completa”, spiega Gage Crump, professore di biologia delle cellule staminali e medicina rigenerativa presso la Keck School of Medicine della USC. Questo studio, ispirato dal celebre saggio di Stephen Jay Gould “An earful of jaw,” ha esaminato come le branchie cartilaginee si siano evolute in una struttura distintiva dei mammiferi.
Un Tessuto Raro e Affascinante
Il primo indizio emerso dallo studio è stata la scoperta che sia le branchie sia l’orecchio esterno condividono un tipo di tessuto raro: la cartilagine elastica. Questa forma di cartilagine, molto diversa da quella che costituisce ossa e articolazioni, è caratterizzata da una flessibilità e una resistenza uniche. Fino a poco tempo fa, si pensava che fosse esclusiva dei mammiferi, ma il laboratorio di Crump ha dimostrato la sua presenza anche nei pesci.
Il problema, però, è che la cartilagine elastica non mineralizza, rendendo difficile rintracciarla nei reperti fossili. Per superare questo limite, i ricercatori si sono concentrati sugli enhancer, elementi di controllo genetico altamente specifici per i tessuti. Gli enhancer, pur controllando geni coinvolti nello sviluppo di organi diversi, agiscono in modo altamente specifico, rendendoli strumenti ideali per lo studio evolutivo.
Esperimenti Trasversali
Utilizzando pesci zebra transgenici, il team ha incorporato enhancer umani responsabili della formazione della cartilagine elastica dell’orecchio esterno. Con grande sorpresa, questi enhancer hanno mostrato attività specifica nelle branchie dei pesci. L’esperimento è stato poi replicato in senso opposto: gli enhancer delle branchie dei pesci zebra, inseriti in topi transgenici, si sono attivati nelle orecchie esterne dei mammiferi.
Questo approccio ha permesso di dimostrare un collegamento evolutivo tra due strutture apparentemente diverse e lontane. Gli scienziati hanno quindi esteso la ricerca a specie intermedie, come anfibi e rettili, per tracciare l’evoluzione della cartilagine elastica attraverso le diverse tappe evolutive.
Dal Passato Profondo alle Orecchie Moderne
Un altro aspetto sorprendente dello studio è stata la scoperta che la cartilagine elastica potrebbe essere comparsa molto prima di quanto si pensasse. Sequenziando il DNA delle branchie di antichi invertebrati marini, come il granchio ferro di cavallo, i ricercatori hanno identificato potenziatori attivi in queste strutture. Questi potenziatori, inseriti nei genomi dei pesci zebra, hanno mostrato un’attività simile, suggerendo che la cartilagine elastica ha origini antichissime, risalenti a circa 400 milioni di anni fa.
“Questo lavoro fornisce un nuovo capitolo all’evoluzione dell’orecchio dei mammiferi”, sottolinea Crump. “Mentre l’orecchio medio è nato dalle mascelle dei pesci, l’orecchio esterno è nato dalle branchie cartilaginee.” Questo nuovo approccio non solo collega branchie e orecchie esterne, ma introduce un metodo innovativo per studiare come le strutture possano evolversi per svolgere nuove funzioni.
Prospettive Future
Lo studio dell’USC Stem Cell Lab non è solo un’affascinante narrazione dell’evoluzione biologica, ma offre anche strumenti promettenti per la medicina rigenerativa. La comprensione degli enhancer specifici per la cartilagine elastica potrebbe, in futuro, aprire nuove strade per la rigenerazione dei tessuti e il trattamento di malattie degenerative.
La scoperta di un legame tra branchie e orecchio esterno è una testimonianza della straordinaria continuità evolutiva che attraversa il regno animale, rivelando come le strutture biologiche possano trasformarsi per rispondere a nuove sfide funzionali. Questo studio rappresenta un importante passo avanti nella comprensione delle nostre origini evolutive, offrendo uno sguardo affascinante su come il passato remoto plasmi ancora oggi il presente.
Link utili:
Credito
Mathi Thiruppathy e il Gage Crump Lab
Scopri di più da Lambertini: Esperienza e Visione
Abbonati per ricevere gli ultimi articoli inviati alla tua e-mail.
[…] in collaborazione con Consumerismo No Profit, ci guida nella scelta dei migliori alimenti per il periodo invernale, conciliando salute e […]