È stato come dissezionare le nuvole. Svelato il funzionamento del progetto genetico per il corpo tridimensionale

Per sviluppare i loro assi corporei gli embrioni dei vertebrati hanno bisogno di un centro di segnalazione embrionale che fornisce le istruzioni che determinano dove si trovano il "sopra" e il "sotto", "sinistra" e "destra", "avanti" e "indietro". Lo studio “A blastoporal organiser in a ctenophore”, pubblicato su Nature da Stanislav Kremnyov, Tatiana Lebedeva e Andreas Hejnol della Friedrich-Schiller-Universität Jena e da Grigory Genikhovich dell’Universität Wien, ha scoperto che «Anche gli cnidari – che , secondo le attuali conoscenze, costituiscono il gruppo fratello di tutti gli altri animali multicellulari – possiedono questo fondamentale sistema di coordinate».

L’"organizzatore" o “centro organizzatore” nello sviluppo embrionale venne scoperto nel 1924 dal biologo Hans Spemann e dalla sua studentessa Hilde Mangold che trapiantarono del tessuto da una specifica area – il blastoporo – di un embrione di anfibio in un altro e osservarono che l'animale risultante sviluppava un secondo asse. I due scienziati conclusero che il gruppo di cellule trapiantate organizza la struttura tridimensionale di un animale multicellulare durante una fase precoce dell'embriogenesi. Per la scoperta di questo sistema di coordinate elementare nel 1935 Hans Spemann fu insignito del Premio Nobel; Hilde Mangold, sua ex studentessa Universität Jena, era morta in un incendio nel 1924 all'età di soli 25 anni.

Ora un team della stessa università di Spemann e Mangold ha ora ripetuto questo esperimento sulle meduse costolate e ha scoperto che uno dei primi lignaggi animali viventi a divergere si sviluppa secondo questo modello. Questo perché gli scienziati di Jena hanno trapiantato parti del blastoporo dall'embrione di un ctenoforo (Ctenophora) a un altro, innescando così anche la formazione di un secondo asse corporeo. Avendo colorato le cellule trapiantate, sono stati anche in grado di dimostrare che queste inducevano altre cellule nel nuovo embrione, in altre parole, le influenzavano.

Hejnol, biologo evoluzionista e responsabile del team di ricerca di Jena, sottolinea che «Attraverso i nostri esperimenti, siamo stati in grado di dimostrare che questo meccanismo chiave, che coordina gli assi dell'intero corpo, risale, in termini evolutivi, agli albori della multicellularità animale. Questo perché, secondo le attuali conoscenze, la linea evolutiva degli Ctenofori si è separata dalla nostra circa 700 milioni di anni fa».

Gli esperimenti realizzati dai ricercatori tedeschi e austrici sono stati molto delicati: la specie di ctenoforo utilizzata raggiunge i 12 centimetri di lunghezza, ma i suoi embrioni sono grandi poco più del diametro di un capello umano, 120 micrometri. Ci sono volute tutta l’abilità e l’esperienza di Kremnyov per riuscire a trapiantare il campione di tessuto, che misurava circa 20 micrometri, soprattutto perché doveva integrare le cellule direttamente nel tessuto ricevente per evitare che l'embrione le rigettasse. Hejnol ricorda che «Il direttore di Nature sospettava che questi esperimenti fossero stati come dissezionare le nuvole».

Un altro esperimento condotto dal team di Jena dimostra quanto sia fondamentale il meccanismo chiave dell'organizzatore per l'evoluzione degli organismi multicellulari: gli esperti sono riusciti non solo a trapiantare l'organizzatore da uno ctenoforo a un altro embrione della stessa specie, ma lo ha fatto anche nell'embrione di un'anemone di mare. Alla Friedrich-Schiller-Universität Jena sottolineano che «Anche in questo caso, ha innescato la formazione di un asse corporeo aggiuntivo: un successo sorprendente, considerando che la linea evolutiva di questi cnidari si è separata da quella degli ctenofori nella filogenesi animale solo circa 60 milioni di anni dopo».

Hejnol fa notare che «Un xenotrapianto di questo tipo, ovvero il trasferimento di tessuto da un gruppo di animali a un altro, attraversando così tanti milioni di anni, non era mai stato dimostrato prima». Il team di ricercatori ha anche identificato, per la prima volta, il gene responsabile della formazione dell'organizzatore nell'anemone di mare e conclude e Ulrich Technau, biologo evoluzionista dello sviluppo dell’Universität Wien – che non ha partecipato allo studio - ha commentato su Nature: «Dopo il trapianto, gli anemoni hanno sviluppato un secondo asse corporeo, completo di bocche e faringi aggiuntive . I risultati supportano l'idea che l'emergere dell'attività organizzatrice sia stato un passo fondamentale nell'evoluzione animale»

Gli autori dello studio concludono: «I risultati mostrano che un meccanismo centrale dello sviluppo embrionale, il cosiddetto organizzatore, esiste già in gruppi di animali come gli ctenofori e funziona persino in diverse specie, ad esempio nell'anemone di mare: un'indicazione che i principi fondamentali della costruzione di corpi complessi sono emersi già all'origine degli animali multicellulari».