Da due a uno

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La vita di un nuovo individuo (spero di non sconvolgere nessuno) non dipende da cicogne né da cavoli, ma dall’unione del materiale genetico dei due gameti: cellula uovo e spermatozoo. Da questo momento in poi prende il via l’embriogenesi, l’affascinante processo che, a partire da una sola cellula (lo zigote), origina le infinite forme che possiamo osservare in natura. L’iter


La vita di un nuovo individuo (spero di non sconvolgere nessuno) non dipende da cicogne né da cavoli, ma dall’unione del materiale genetico dei due gameti: cellula uovo e spermatozoo. Da questo momento in poi prende il via l’embriogenesi, l’affascinante processo che, a partire da una sola cellula (lo zigote), origina le infinite forme che possiamo osservare in natura. L’iter è però tutt’altro che semplice. Si parte con la segmentazione, ovvero una serie velocissima di divisioni cellulari che divide lo zigote in numerose cellule più piccole dette blastomeri. La struttura che ne deriva è così detta blastula. Immaginatevi ora questa sfera costituita da tantissime cellule: è chiaro che bisogna mettere un po’ d’ordine! Arriva quindi il tempo della gastrulazione, che organizza l’embrione in tre foglietti: l’ectoderma, il mesoderma e l’endoderma. Il primo darà poi origine a epidermide e sistema nervoso; il secondo ad apparato urogenitale, muscoli, derma, sistema circolatorio e membrane extraembrionali; mentre l’endoderma genera albero respiratorio e tubo digerente (giusto per dare un’idea). Da questo momento tra le cellule è un continuo discorrere per organizzarsi a formare tessuti e organi durante l’organogenesi.

Uno dei mezzi che hanno le cellule per dialogare è costituito da fattori secreti, che vanno ad interagire con appositi recettori posti su altre cellule, attivando segnali che inducono queste ultime a diventare uno specifico tessuto. Una di queste sostanze è FGF, coinvolta in diversi processi di sviluppo, compresa l’induzione del mesoderma e del tubo neurale, che forma successivamente encefalo, midollo spinale e retina. FGF è importante anche per la formazione di strutture dette somiti che decorrono lungo tutto l’embrione e rappresentano i precursori delle strutture segmentate (come le vertebre). Anche gli abbozzi dei futuri arti dipendono per la loro nascita da FGF. In realtà FGF non è una sola proteina, ma piuttosto un gruppo di fattori ben conservato in tutti i metazoi: nei vertebrati esistono infatti ben 22 geni per FGF, contro i 6 di Ciona intestinalis, indicando come il contenuto genico tra diversi phyla vari notevolmente.

Essendo così importante nel plasmare l’embrione, FGF non potrebbe essere coinvolta nella generazione dell’attuale varietà delle forme animali?

E’ nientemeno quanto hanno cercato di scoprire alcuni ricercatori francesi, che hanno recentemente pubblicato le loro scoperte su PNAS. Hanno in particolare indagato l’anfiosso: un cefalocordato molto prossimo all’antenato dei cordati. Anzitutto, sembra che l’elevato numero di geni FGF nei vertebrati sia il risultato di una ritenzione genica successiva ai due cicli di duplicazione noti per essere avvenuti all’origine dei vertebrati. Inoltre sembra che FGF sia richiesto durante la gastrulazione in tutti i cordati. Non è invece necessario per l’induzione neurale dell’anfiosso, a differenza di quanto avviene nei vertebrati. Inoltre, solo la formazione dei somiti più anteriori in questo organismo richiede FGF.

Che dire della testa? Non è un’appendice da nulla…

La questione è piuttosto dibattuta. Alcuni studi anatomici supportano l’idea che i vertebrati fossero segmentati lungo tutto il loro asse. Ovvero che esistessero somiti anche nell’appendice più cefalica dell’embrione. Oggi invece il mesoderma parassiale è deputato alla formazione di capo e somiti, separatamente. Questa ipotesi supporta l’idea dell’evoluzione della testa a partire dall’elaborazione della porzione anteriore di un animale simile all’anfiosso. I ricercatori hanno ora fornito una riprova a favore di una perdita della funzione di FGF nello sviluppo del mesoderma parassiale durante la prima gastrulazione in un ipotetico antenato vertebrato. Infatti, l’inibizione di FGF nell’anfiosso induce la perdita dei somiti più anteriori, creando una regione di mesoderma parassiale insegmentata, proprio come nella testa dei vertebrati.

Al nostro antenato anfiosso mancava dell’FGF in zucca (e non solo)!

Ilaria Panzeri


Riferimenti
Bertrand S., Camasses A., Somorjai I., Belgacem M. R., Chabrol O., Escande M.-L., Pontarotti P. e Escriva H. Amphioxus FGF signaling predicts the acquisition of vertebrate morphological traits. PNAS, 108: 9160-9165 (2011)