Gli organi elettrici aiutano i pesci elettrici, come l'anguilla elettrica, a fare ogni sorta di cose incredibili:inviano e ricevono segnali simili ai canti degli uccelli, aiutandoli a riconoscere altri pesci elettrici per specie, sesso e persino individuo. Un nuovo studio su Avanzamenti scientifici spiega come piccoli cambiamenti genetici abbiano permesso ai pesci elettrici di evolvere organi elettrici. La scoperta potrebbe anche aiutare gli scienziati a individuare le mutazioni genetiche dietro alcune malattie umane.

L'evoluzione ha sfruttato una stranezza della genetica dei pesci per sviluppare organi elettrici. Tutti i pesci hanno versioni duplicate dello stesso gene che produce minuscoli motori muscolari, chiamati canali del sodio. Per far evolvere gli organi elettrici, i pesci elettrici hanno disattivato un duplicato del gene del canale del sodio nei muscoli e lo hanno attivato in altre cellule. I minuscoli motori che tipicamente fanno contrarre i muscoli sono stati riutilizzati per generare segnali elettrici, e voilà! È nato un nuovo organo dalle capacità sorprendenti.

"Questo è eccitante perché possiamo vedere come un piccolo cambiamento nel gene può cambiare completamente dove viene espresso", ha affermato Harold Zakon, professore di neuroscienze e biologia integrativa presso l'Università del Texas ad Austin e corrispondente autore dello studio.

Nel nuovo articolo, i ricercatori dell'UT Austin e della Michigan State University descrivono la scoperta di una breve sezione di questo gene del canale del sodio, lungo circa 20 lettere, che controlla se il gene è espresso in una determinata cellula. Hanno confermato che nel pesce elettrico, questa regione di controllo è alterata o del tutto assente. Ed è per questo che uno dei due geni del canale del sodio è disattivato nei muscoli dei pesci elettrici. Ma le implicazioni vanno ben oltre l'evoluzione del pesce elettrico.

"Questa regione di controllo si trova nella maggior parte dei vertebrati, compreso l'uomo", ha detto Zakon. "Quindi, il prossimo passo in termini di salute umana sarebbe esaminare questa regione nei database di geni umani per vedere quanta variazione c'è nelle persone normali e se alcune delezioni o mutazioni in questa regione potrebbero portare a una ridotta espressione dei canali del sodio , che potrebbe causare malattie."

Il primo autore dello studio è Sarah LaPotin, un tecnico di ricerca nel laboratorio di Zakon all'epoca della ricerca e attualmente dottoranda presso l'Università dello Utah. Oltre a Zakon, gli altri autori senior dello studio sono Johann Eberhart, professore di bioscienze molecolari all'UT Austin, e Jason Gallant, professore associato di biologia integrativa alla Michigan State University.

Zakon ha detto che il gene del canale del sodio doveva essere disattivato nei muscoli prima che un organo elettrico potesse evolversi.

"Se attivassero il gene sia nel muscolo che nell'organo elettrico, tutte le cose nuove che stavano accadendo ai canali del sodio nell'organo elettrico si sarebbero verificate anche nel muscolo", ha detto Zakon. "Quindi, era importante isolare l'espressione del gene nell'organo elettrico, dove poteva evolversi senza danneggiare i muscoli".

Ci sono due gruppi di pesci elettrici nel mondo:uno in Africa e l'altro in Sud America. I ricercatori hanno scoperto che il pesce elettrico in Africa aveva mutazioni nella regione di controllo, mentre il pesce elettrico in Sud America l'ha perso completamente. Entrambi i gruppi sono giunti alla stessa soluzione per lo sviluppo di un organo elettrico, la perdita dell'espressione di un gene del canale del sodio nel muscolo, anche se da due percorsi diversi.

"Se riavvolgessi il nastro della vita e colpissi play, verrebbe riprodotto allo stesso modo o troverebbe nuove strade da seguire? L'evoluzione funzionerebbe allo stesso modo più e più volte?" ha detto Gallant, che alleva i pesci elettrici del Sud America che sono stati utilizzati in parte dello studio. "I pesci elettrici proviamo a rispondere a questa domanda perché hanno ripetutamente evoluto questi incredibili tratti. Abbiamo oscillato verso le recinzioni in questo articolo, cercando di capire come questi geni del canale del sodio siano stati ripetutamente persi nei pesci elettrici. È stato davvero uno sforzo collaborativo ."

Una delle prossime domande a cui i ricercatori sperano di rispondere è come si è evoluta la regione di controllo per attivare i canali del sodio nell'organo elettrico.