L’evoluzione del sistema immunitario

Una folta schiera di parassiti in rapida evoluzione come virus e batteri minacciano la nostra salute. Anche il sistema immunitario, quindi, deve evolvere rapidamente per prevenire le infezioni. Eppure, i geni coinvolti nell’immunità sono molto conservati tra specie affini. In milioni di anni, la loro funzione è rimasta invariata o ha subito minimi cambiamenti. Come mai?

Uno studio internazionale pubblicato su Nature Communications risolve questo apparente paradosso. Gli autori, provenienti dalle Università dell’East Anglia (UEA), in Inghilterra, e di Dalhousie, in Canada, hanno studiato i geni immunitari di tre specie di guppy (Poecilia reticulata, Poecilia obscura e Micropoecilia picta). Questi piccoli pesci d’acqua dolce originari di Sud America, Trinidad e Tobago sono organismi modello molto popolari per la ricerca sull’ecologia e l’evoluzione dei vertebrati.

 

Come funzionano i geni immunitari

I geni immunitari costituiscono il complesso maggiore di istocompatibilità (MHC), la principale linea di difesa nel sistema immunitario dei vertebrati, esseri umani compresi. Poiché i parassiti evolvono più rapidamente dei loro ospiti, i geni MHC devono tenere il passo per contrastarli efficacemente. E lo fanno con un meccanismo molto raffinato.

I geni immunitari di umani e scimpanzé (nella foto due scimpanzé pigmei o bonobo) sono molto simili, nonostante debbano fronteggiare diversi parassiti. La capacità del sistema immunitario di adattarsi a diverse esigenze, pur mantenendo invariate le funzioni di base, sembra essere comune a molti vertebrati, compresi i pesci (immagine: pixabay)

Essendo diversi (circa una trentina), questi geni producono una serie di proteine che si localizzano sulla superficie esterna delle cellule e fungono da antigeni. Ogni proteina cioè lega molecole di un parassita o di un patogeno che ha tentato di infettare la cellula. In caso di nuovo incontro, l’antigene viene riconosciuto dai linfociti T che possono lanciare una controffensiva.

 

Alleli a misura di parassita

Gli scienziati hanno esaminato gli alleli (cioè le varianti genetiche) dei geni MHC in 59 popolazioni di guppy di diversa provenienza: Trinidad, Tobago, Barbados e Hawaii. Ne hanno scoperti centinaia, raggruppati però in un numero minore di gruppi funzionali o “supertipi”. Ogni supertipo protegge l’ospite da uno specifico gruppo di parassiti.

Il dato più interessante è che gli stessi supertipi sono presenti nelle diverse popolazioni delle tre specie, indipendentemente dall’origine. Gli alleli all’interno di un supertipo, invece, sono in gran parte specifici per ogni popolazione. Ciò consente di calibrare meglio la risposta immunitaria contro i parassiti più diffusi in quella zona.

Nelle diverse popolazioni di gruppi si trovano alleli dei geni immunitari specifici per fronteggiare i parassiti locali. La foto ritrae una coppia (la femmina è in basso) di Poecilia reticulata proveniente da Trinidad  (immagine: Wikimedia Commons)

In altre parole, nei guppy le varianti dei geni MHC sono state selezionate in base all’habitat in cui si trovano e ai parassiti locali. Senza però alterare la funzione di base dei geni MHC, che si è conservata per decine di milioni di anni. Una capacità che consente loro di adattarsi e sopravvivere in molti ambienti diversi ed estremi.

 

Implicazioni dello studio e nuove ipotesi

Il Prof. Paul Bentzen dell’Università di Dalhousie ha commentato: «Sebbene questo studio si concentri sui geni MHC nei vertebrati, le dinamiche evolutive descritte si applicano probabilmente ad altre famiglie di geni, ad esempio i geni della resistenza e quelli che impediscono l’autofecondazione nelle piante (loci di autoincompatibilità)».

Il dottor Jackie Lighten della UEA, principale autore dello studio, ha aggiunto: «È un importante passo avanti nella comprensione della genetica evolutiva del sistema immunitario e può aiutare a spiegare alcune delle sconcertanti osservazioni emerse in precedenti studi su molti altri organismi». Per esempio, spiega come mai alcuni nostri geni immunitari sono identici a quelli degli scimpanzé, sebbene i nostri percorsi evolutivi siano separati da almeno 7 milioni di anni.

 

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