miR941: il gene che ci rese umani

Dentro il tuo corpo, in questo momento, sta lavorando qualcosa che non esiste in nessun altro essere vivente sulla faccia della Terra.

Non è una metafora, non è una suggestione, non è una teoria alternativa. È un dato genetico documentato, pubblicato su una delle riviste scientifiche più autorevoli del mondo, e stranamente quasi sconosciuto al di fuori dei laboratori di biologia molecolare.

Si chiama miR-941. Non lo possiede lo scimpanzé, che condivide con noi oltre il novantotto per cento del patrimonio genetico. Non lo possiede il gorilla. Non lo possiede il bonobo, l'orango, il macaco. Nessun primate lo possiede, nessun mammifero, nessuna creatura vivente. Solo noi.

E la cosa più inquietante non è che esista. È il modo in cui è comparso.

Che Cosa È Realmente un microRNA

Prima di procedere serve chiarire di cosa stiamo parlando, perché il termine gene, applicato al miR-941, è tecnicamente impreciso e rischia di far perdere il punto.

Il miR-941 non è un gene nel senso classico del termine, cioè un tratto di DNA che contiene le istruzioni per costruire una proteina. È un microRNA, una molecola minuscola composta da circa ventidue mattoncini chimici, che non costruisce nulla di per sé ma svolge una funzione diversa e per certi versi più potente.

I microRNA sono interruttori. Si legano ad altri geni e ne spengono o ne riducono l'attività. Un singolo microRNA può regolare simultaneamente decine o centinaia di geni diversi, agendo come un direttore d'orchestra che decide quali strumenti debbano suonare, quando e con quale intensità.

Questo significa che una piccola modifica in un microRNA può produrre effetti a cascata enormi, molto più ampi di quelli prodotti da una modifica in un singolo gene codificante. Nel linguaggio dell'informatica, non è una riga di codice: è un file di configurazione che governa il comportamento di un intero programma.

Ed è esattamente per questo che la comparsa improvvisa di un microRNA nuovo, esclusivo di una singola specie, è un evento che merita molta più attenzione di quanta ne abbia ricevuta.

La Scoperta

Il miR-941 fu identificato e caratterizzato in uno studio pubblicato nell'ottobre del 2012 sulla rivista Nature Communications, firmato da un gruppo internazionale di ricercatori guidato da Hai Yang Hu e Philipp Khaitovich, con la partecipazione di istituti cinesi, tedeschi e britannici, tra cui l'Università di Edimburgo.

I ricercatori stavano cercando differenze regolatorie tra il genoma umano e quello degli altri primati, partendo da un'intuizione precisa: le differenze tra noi e gli scimpanzé non possono spiegarsi solo con i geni che costruiscono proteine, perché quelli sono quasi identici. La differenza doveva stare altrove, nel sistema che decide quali geni accendere e quali spegnere.

Cercando in quella direzione, trovarono qualcosa che non si aspettavano

Il dato centrale dello studio è questo, e va letto con attenzione perché è più radicale di quanto sembri a prima vista.

Il miR-941 non deriva da una versione precedente presente negli antenati comuni tra noi e gli scimpanzé. Non è la modificazione di qualcosa che già esisteva. È comparso de novo, cioè dal nulla, nella linea evolutiva umana, in una finestra temporale compresa tra sei milioni e un milione di anni fa.

La sequenza da cui è emerso era, secondo il testo dello studio, una regione ripetuta evolutivamente instabile, cioè un tratto di DNA in cui la stessa breve sequenza si ripete più volte di seguito e tende a variare rapidamente. Da quel materiale grezzo, in un intervallo di tempo che su scala evolutiva è brevissimo, si è formato un regolatore genetico pienamente funzionante, che si è immediatamente inserito nei circuiti di controllo del nostro organismo.

C'è un dettaglio ulteriore che rende il quadro ancora più singolare. Lo studio documenta che la comparsa del miR-941 fu accompagnata da una perdita accelerata dei siti a cui il miR-941 stesso poteva legarsi in altri geni. In altre parole, mentre il nuovo regolatore emergeva, il genoma umano stava simultaneamente riorganizzandosi per sottrarsi al suo controllo in alcuni punti specifici e lasciarsi controllare in altri.

Non è la descrizione di un accumulo lento e casuale. È la descrizione di una riconfigurazione.

Il miR-941 non si trova in una posizione qualsiasi del genoma. È ospitato all'interno di un altro gene, chiamato DNAJC5, che produce una proteina nota come CSPalfa.

Quella proteina non ha una funzione marginale. È coinvolta nel rilascio dei neurotrasmettitori, cioè nel meccanismo con cui i neuroni del cervello comunicano tra loro. Senza rilascio di neurotrasmettitori non esiste pensiero, non esiste memoria, non esiste linguaggio, non esiste coscienza come la conosciamo.

Lo studio del 2012 documenta che gli effetti regolatori specificamente umani del miR-941 sono rilevabili nel cervello, e che i geni su cui agisce sono coinvolti proprio nella segnalazione tra neuroni.

Fermiamoci un istante su questo punto. Una molecola comparsa dal nulla nella nostra linea evolutiva, assente in ogni altra specie vivente, si è insediata esattamente nel sistema che governa la comunicazione tra le cellule del nostro cervello. Non nel fegato, non nella pelle, non nel sistema digerente. Nel cervello.

Qui lo studio riporta un dato che raramente viene menzionato, e che apre scenari di cui nessuno parla volentieri.

Il numero di copie del miR-941 non è identico in tutti gli esseri umani. È polimorfico, cioè varia da individuo a individuo. E questa variazione non è distribuita a caso sul pianeta: i ricercatori hanno documentato una tendenza alla diminuzione del numero di copie in relazione alla migrazione fuori dall'Africa.

Significa che le popolazioni umane, nel loro cammino di espansione dal continente africano verso il resto del mondo, portano in media un numero di copie differente di questo regolatore genetico esclusivamente umano.

Nessuno, allo stato attuale delle conoscenze, sa che cosa questa differenza produca concretamente. Ma il dato è lì, pubblicato, verificabile.

Longevità, Cellule Staminali e Cancro

C'è un ultimo elemento che gli autori stessi dello studio sollevano, ed è forse il più suggestivo di tutti.

Il miR-941 risulta espresso ad alti livelli nelle cellule pluripotenti, cioè in quelle cellule ancora indifferenziate che possono trasformarsi in qualunque tipo di tessuto, e viene invece silenziato quando quelle cellule si specializzano. Agisce inoltre sulle vie di segnalazione dell'insulina e su quella chiamata hedgehog, due sistemi centrali nella regolazione della crescita e del metabolismo.

Nelle conclusioni dello studio, gli autori avanzano un'ipotesi che vale la pena riportare per intero nel suo significato: è suggestivo speculare che la comparsa del miR-941 abbia potenziato il mantenimento delle popolazioni di cellule staminali adulte, sostenendo così la maggiore longevità umana, ma rendendo al tempo stesso le cellule umane più inclini alla trasformazione maligna.

Tradotto in linguaggio comune: questa molecola potrebbe essere una delle ragioni per cui viviamo molto più a lungo degli altri primati, e simultaneamente una delle ragioni per cui ci ammaliamo di cancro con una frequenza che negli altri primati non si osserva.

Non sono parole di un divulgatore alternativo. Sono le parole degli autori dello studio, pubblicate su Nature Communications.

Cosa Dice la Scienza Ufficiale, e Cosa Lascia Aperto

La spiegazione accademica standard è che tutto questo rientri nei normali meccanismi evolutivi. Le sequenze ripetute sono instabili per natura, mutano velocemente, e occasionalmente da esse può emergere una struttura funzionante che la selezione naturale conserva perché vantaggiosa. I microRNA, essendo molto brevi, possono formarsi più facilmente e più rapidamente rispetto ai geni che costruiscono proteine.

È una spiegazione coerente e nessuno può dimostrare che sia falsa. Ma è anche una spiegazione che descrive il come senza rispondere al perché, e che si limita a constatare l'esito senza rendere conto della sua straordinaria tempestività.

Perché proprio in quella finestra temporale, la stessa in cui il cervello dei nostri antenati inizia a espandersi in modo che non ha paralleli in nessun'altra linea evolutiva? Perché proprio dentro un gene coinvolto nella comunicazione tra neuroni? Perché con effetti che toccano contemporaneamente la funzione cerebrale, la longevità e il mantenimento delle cellule staminali, cioè esattamente le tre caratteristiche che ci distinguono più nettamente dagli altri primati?

E soprattutto: perché in noi e in nessun altro?

Chi segue questo spazio sa già dove porta questo ragionamento, e sa anche che qui non si spacciano ipotesi per certezze.

Le tradizioni più antiche dell'umanità, dai testi sumerici alle narrazioni bibliche, raccontano concordemente la stessa cosa: che l'uomo non emerse gradualmente, ma fu prodotto. Che qualcuno intervenne su una creatura preesistente e la modificò, aggiungendo qualcosa che prima non c'era, per ottenere un essere capace di comprendere, di parlare, di ricordare e di obbedire.

Nulla, nei dati sul miR-941, dimostra che quelle tradizioni abbiano ragione. Ma qualcosa, in quei dati, rende il quadro meno assurdo di quanto la storia ufficiale voglia farlo apparire.

Abbiamo una molecola comparsa dal nulla, in una finestra temporale compatibile, in una posizione strategica del genoma, con effetti concentrati sul cervello, sulla longevità e sulla capacità rigenerativa. Abbiamo un genoma che, nel momento stesso in cui quella molecola emergeva, si riorganizzava attorno a essa. E abbiamo una distribuzione disomogenea tra le popolazioni umane che nessuno ha ancora spiegato.

Se un giorno dovessimo scoprire che l'umanità fu modificata, non troveremmo un'iscrizione né una firma. Troveremmo esattamente questo: una sequenza comparsa senza antenati, in un punto cruciale, nel momento cruciale.

Conclusione

Il miR-941 non prova nulla, e sarebbe disonesto sostenere il contrario.

Ma è un fatto documentato che qualcosa di completamente nuovo, assente in ogni altra specie vivente, sia comparso nel nostro genoma proprio nel periodo in cui abbiamo smesso di essere primati tra i primati e abbiamo cominciato a diventare qualcos'altro.

La scienza lo chiama evoluzione rapida della regolazione genica.

Le tradizioni antiche lo chiamavano in un altro modo.

E per una volta, prima di scegliere a quale delle due versioni credere, vale la pena ricordare che entrambe stanno descrivendo lo stesso identico dato.

Fonti

Hu H.Y., He L., Fominykh K., Yan Z., Guo S., Zhang X., Taylor M.S., Tang L., Li J., Liu J., Wang W., Yu H., Khaitovich P., Evolution of the human-specific microRNA miR-941, Nature Communications, volume 3, articolo 1145, 2012, DOI 10.1038/ncomms2146

Studio disponibile in accesso aperto sul sito di Nature Communications e indicizzato su PubMed con identificativo PMID 23093182

Per il ruolo del gene ospite DNAJC5 e della proteina CSPalfa nel rilascio dei neurotrasmettitori, si veda la rassegna General hallmarks of microRNAs in brain evolution and development, RNA Biology, 2015

Per il contesto comparativo sui microRNA di recente emersione nei primati, si veda Host gene constraints and genomic context impact the expression and evolution of human microRNAs, Nature Communications, 2016