Guardare gli insetti per capire i nostri ritmi biologici
Quando si vuole fare ricerca sull’effetto biologico che il tempo ha sugli esseri umani, non si pensa normalmente a studiare gli insetti. Il progetto INSECTIME invece ha fatto propio questo. “Ci siamo concentrati sullo studio dei ritmi circadiani e stagionali nei moscerini della frutta, le mosche dell’olivo, il pyrrochoris e le vespe parassite, che sono tutti particolarmente rilevanti per capire gli aspetti temporali della salute e del benessere umano,” dice il coordinatore del progetto Charalambos Kyriacou. Il ritmo degli insetti INSECTIME aveva un obiettivo: capire meglio i nostri ritmi biologici esaminando i nostri orologi circadiani e stagionali. Gli orologi circadiani sono meccanismi molecolari che regolano i processi biologici che mostrano un’oscillazione endogena di circa 24 ore. Questi ritmi sono stati ampiamente osservati non solo negli esseri umani, ma anche nelle piante, negli animali, nei funghi e nei batteri. “Questi ritmi permettono agli organismi di prevedere le fluttuazioni ambientali giornaliere dovute alla rotazione della Terra intorno al suo asse, invece di reagire semplicemente ad esse,” spiega Kyriacou. I progressi tecnologici hanno permesso alla società di sfuggire alle costrizioni temporali normalmente imposte dall’ambiente naturale, permettendo così schemi comportamentali, programmazione dei pasti e regimi di illuminazione alterati e irregolari. Recentemente è stato dimostrato che un’ampia serie di malattie e problemi di salute sono mediati o aggravati da un disturbo cronico dell’orologio circadiano, per esempio, tra i lavoratori che fanno i turni, che costituiscono circa il 20 % della popolazione che lavora. Gli orologi stagionali, d’altra parte, regolano quei processi fisiologici e comportamentali che si ripetono ogni 12 mesi. Questi cambiamenti stagionali sono causati dall’inclinazione assiale della Terra e dalla sua rotazione intorno al sole. “Tutti notiamo dei cambiamenti nell’appetito, l’umore, il peso, il sonno e la fertilità nel corso dell’anno,” dice Kyriacou. “In alcuni casi, specialmente in condizioni ambientali estreme, l’entità di questi cicli può diventare patologica e portare alla depressione.” Una mosca sul muro L’impressionante somiglianza tra gli ingranaggi molecolari dell’orologio di 24 ore delle mosche e dei mammiferi fa si che studiando questo meccanismo negli insetti e il modo in cui si adatta all’ambiente, si ottengono informazioni sugli orologi umani. “Il moscerino della frutta, Drosophila melanogaster, ha fatto strada nell’analisi genetica dei cicli circadiani e la maggior parte di quello che sappiamo sui ritmi dei mammiferi lo abbiamo imparato inizialmente da questo piccolissmo insetto,” spiega Kyriacou. Secondo Kyriacou, la Drosophila ha un ciclo vitale di 10 giorni e quindi è molto più facile fare analisi genetiche su questo insetto che su un ratto, il cui tempo di generazione è superiore a tre mesi. Inoltre, quasi 100 anni di analisi genetiche del moscerino permettono di avere una serie di strumenti genetici molecolari senza precedenti per mezzo dei quali è possibile esprimere qualunque gene su qualunque tessuto. Per esempio, si può spegnere o rendere iperattivo o persino asportare un neurone del cervello. Uomini e mosche Usando questi moscerini, i ricercatori di INSECTIME hanno scoperto come i segnali di luce e temperatura entrano nell’orologio e come il ciclo naturale ambientale di luce e temperatura condiziona l’ibernazione stagionale invernale. I neuroni responsabili di queste risposte sono stati identificati ed è stato chiarito il loro ruolo nella rete neuronale di ~150 cellule che genera il comportamento ritmico. “Nei mammiferi, ~20,000 neuroni determinano il comportamento ritmico, però i principi secondo i quali queste cellule orologio comunicano tra di loro è quasi identico a quello dei moscerini, sarà quindi interessante vedere come la ricerca sui moscerini di INSECTIME simolerà un lavoro simile sui mammiferi,” conclude Kyriacou.
Parole chiave
INSECTIME, ritmi circardiani, ritmi stagionali, orologi biologici
