Una nuova ricerca di uno scienziato del Milner Center for Evolution dell'Università di Bath suggerisce che i "cromosomi egoistici" spiegano perché la maggior parte degli embrioni umani muore molto presto. Lo studio, pubblicato su PLoS Biology , spiegando perché gli embrioni di pesce vanno bene ma purtroppo gli embrioni umani spesso non sopravvivono, ha implicazioni per il trattamento dell'infertilità.

Circa la metà degli ovuli fecondati muore molto presto, prima ancora che una madre sappia di essere incinta. Tragicamente, molte di quelle che sopravvivono per diventare una gravidanza riconosciuta verranno abortite spontaneamente dopo poche settimane. Tali aborti sono sia straordinariamente comuni che altamente dolorosi.

Il professor Laurence Hurst, direttore del Milner Center for Evolution, ha studiato perché, nonostante centinaia di migliaia di anni di evoluzione, è ancora relativamente difficile per gli esseri umani avere un bambino.

La causa immediata di gran parte di queste morti precoci è che gli embrioni hanno il numero sbagliato di cromosomi. Le uova fecondate dovrebbero avere 46 cromosomi, 23 dalla mamma negli ovuli, 23 dal papà nello sperma.

Il professor Hurst ha detto:"Moltissimi embrioni hanno il numero sbagliato di cromosomi, spesso 45 o 47, e quasi tutti muoiono nell'utero. Anche in casi come la sindrome di Down con tre copie del cromosoma 21, circa l'80% purtroppo non produrrà a termine."

Perché allora l'acquisizione o la perdita di un cromosoma dovrebbe essere così comune quando è anche così letale?

Ci sono numerosi indizi che Hurst ha messo insieme. In primo luogo, quando l'embrione ha il numero sbagliato di cromosomi è solitamente dovuto a errori che si verificano quando vengono prodotti gli ovuli nella madre, non quando lo sperma viene prodotto nel padre. Infatti, oltre il 70% delle uova prodotte ha il numero sbagliato di cromosomi.

In secondo luogo, gli errori si verificano nella prima delle due fasi della produzione delle uova. Questo primo passaggio, era stato notato in precedenza, è vulnerabile alle mutazioni che interferiscono con il processo, in modo tale che la mutazione può intrufolarsi "egoisticamente" in più del 50% delle uova, costringendo alla distruzione del cromosoma partner, un processo noto come spinta centromerica. Questo è ben studiato nei topi, a lungo sospettato negli esseri umani e precedentemente suggerito per correlare in qualche modo il problema della perdita o del guadagno di cromosomi.

Quello che Hurst ha notato è che, nei mammiferi, una mutazione egoistica che tenta di farlo ma fallisce, risultando in un uovo con uno di troppo o uno di troppo pochi cromosomi, può ancora essere evolutivamente migliore. Nei mammiferi, poiché la madre nutre continuamente il feto in via di sviluppo nell'utero, è evolutivamente vantaggioso che gli embrioni che si sviluppano da uova difettose vadano persi prima piuttosto che essere portati a termine. Ciò significa che la prole sopravvissuta se la cava meglio della media.

Hurst ha spiegato:"Questo primo passo per fare le uova è strano. Un cromosoma di una coppia andrà all'uovo, l'altro verrà distrutto. Ma se un cromosoma 'sa' che sarà distrutto, non ha nulla da perdere, quindi per Recenti evidenze molecolari notevoli hanno scoperto che quando alcuni cromosomi rilevano che stanno per essere distrutti durante questo primo passaggio, cambiano ciò che fanno per prevenire la distruzione, causando potenzialmente la perdita o il guadagno di cromosomi e la morte dell'embrione.

"Quello che è notevole è che se la morte dell'embrione va a beneficio dell'altra progenie di quella madre, poiché il cromosoma egoista sarà spesso nei fratelli e nelle sorelle che ottengono il cibo in più, la mutazione è migliore perché uccide gli embrioni".

"Pesci e anfibi non hanno questo problema", ha commentato Hurst. "In oltre 2000 embrioni di pesce non ne è stato trovato uno con errori cromosomici dalla mamma". Anche i tassi negli uccelli sono molto bassi, circa 1/25 del tasso nei mammiferi. Questo, osserva Hurst, è prevedibile in quanto c'è una certa competizione tra i nidiacei dopo la schiusa, ma non prima.

Al contrario, la perdita o il guadagno di cromosomi è un problema per ogni mammifero che è stato osservato. Hurst ha commentato:"È uno svantaggio nutrire la nostra prole nel grembo materno. Se muoiono presto, i sopravvissuti ne traggono vantaggio. Ci lascia vulnerabili a questo tipo di mutazione".

Hurst sospetta che gli esseri umani possano davvero essere particolarmente vulnerabili. Nei topi la morte di un embrione fornisce risorse ai sopravvissuti della stessa covata. Questo dà un aumento di circa il 10% delle possibilità di sopravvivenza degli altri. Gli esseri umani, tuttavia, di solito hanno solo un bambino alla volta e la morte di un embrione precoce consente a una madre di riprodursi di nuovo rapidamente:probabilmente non sapeva nemmeno che il suo uovo era stato fecondato.

I dati preliminari mostrano che mammiferi come le mucche, con un embrione alla volta sembrano avere tassi di mortalità embrionale particolarmente elevati a causa di errori cromosomici, mentre quelli con molti embrioni in una covata, come topi e maiali, sembrano avere tassi leggermente inferiori.

La ricerca di Hurst suggerisce anche che bassi livelli di una proteina chiamata Bub1 potrebbero causare la perdita o l'acquisizione di un cromosoma negli esseri umani e nei topi.

Hurst ha dichiarato:"I livelli di Bub1 diminuiscono con l'invecchiamento delle madri e con l'aumento del tasso di problemi cromosomici embrionali. L'identificazione di queste proteine ​​soppressorie e l'aumento del loro livello nelle madri anziane potrebbe ripristinare la fertilità.

"Spero anche che queste intuizioni siano un passo per aiutare quelle donne che hanno difficoltà a rimanere incinte o soffrono di aborto spontaneo ricorrente".