Il rovescio della medaglia della selezione naturale: adattamento ai climi freddi e emicrania

Una variante genica implicata nell’adattamento delle popolazioni europee ai climi più freddi ha potenzialmente contribuito alla maggior incidenza di emicrania oggi osservabile


I moderni umani sono una specie cosmopolita. Le prime migrazioni di Homo sapiens al di fuori delle regioni africane iniziarono circa 200.000 anni fa (Pikaia ne ha parlato qui); all’abbandono dei climi tropicali seguì gradualmente la colonizzazione delle più fredde regioni europee ed asiatiche. Processi non del tutto ancora compresi di evoluzione genomica hanno permesso alle diverse popolazioni migranti di acquisire rapidamente una risposta fisiologica adatta ai diversi climi.

Notevole importanza presentano, per i processi fisiologici adattativi di percezione della temperatura e di termoregolazione, diverse tipologie di proteine canale che regolano il passaggio di ioni attraverso le membrane delle cellule nervose. Il variare della frequenza delle forme varianti del gene TRPM8, che codifica per l’unica di queste proteine nota per mediare la risposta sensoriale al freddo moderato (nonché la sensibilità al mentolo), nelle diverse popolazioni è stato oggetto di uno studio, pubblicato su “PLOS Genetics”, coordinato da Felix Key del Dipartimento di Antropologia Evoluzionistica del Max-Planck-Institut di Lipsia, Germania, e da Aida André dell’University College di Londra, UK.

Il gene si presenta in due versioni. La variante più vecchia, la versione ancestrale che condividiamo con gli scimpanzé, si ritrova prevalente nelle popolazioni africane. La variante allelica di più recente origine è invece prevalente nelle persone che vivono nei paesi del nord, in particolare in Europa. Secondo i ricercatori tale mutazione avrebbe svolto, negli ultimi 25.000 anni, un ruolo fondamentale nel favorire l’adattamento locale delle popolazioni ai climi freddi. L’incremento della prevalenza di questa variante sarebbe legato a processi di selezione positiva in modo proporzionale alla latitudine, si osserva difatti con frequenze che variano da un minimo del 5% in Nigeria ad un massimo dell’88% in Finlandia. Più moderati sono stati gli effetti della selezione positiva nelle popolazioni asiatiche.

Lo studio inoltre evidenzia la possibilità che un tratto in alcune popolazioni favorito dalla selezione, in quanto portatore in questo caso di importanti capacità adattative all’ambiente, possa potenzialmente causare anche conseguenze sfavorevoli.

TRPM8 risulta, secondo diverse ricerche nell’ultimo decennio coordinate dall’IHGC (International Headache Genetics Consortium ), tra i geni implicati nella predisposizione all’emicrania. Il gene ancestrale, responsabile dell’invio di segnali al sistema nervoso in grado di inibire la sensazione di dolore, è protettivo riguardo l’emicrania e altri disturbi nervosi cronici; un’alta frequenza della variante allelica risulterebbe invece fortemente associata con il rischio di sviluppare il disturbo.

L’emicrania è un disturbo neurologico debilitante che colpisce milioni di persone in tutto il mondo e la cui fisiopatologia non è del tutto conosciuta, che colpisce in percentuale maggiore le donne e gli individui di mezza età, soprattutto se soggetti ad alto livello di stress e con basso status socio-economico. Molteplici sono i fattori che influenzano il rischio individuale di emicrania, e la genetica gioca un ruolo fondamentale. La malattia è altamente ereditaria, con molteplici geni implicati nel suo sviluppo.

La percentuale di persone che soffrono di emicrania varia molto tra le diverse popolazioni umane. Secondo i dati forniti dall’Organizzazione Mondiale della Sanità la prevalenza del disturbo è bassa in Africa, alta in Nord Europa, intermedia nei paesi a latitudini intermedie e nei paesi asiatici. Si osserva quindi corrispondenza tra la distribuzione della variante allelica di TRPM8 e quella della malattia.

I ricercatori quindi ipotizzano che la variante allelica che ha permesso un miglior adattamento delle popolazioni nordiche alle temperature fredde sia la stessa che è, in qualche misura, responsabile della maggiore prevalenza dell’emicrania.

Secondo i ricercatori “lo studio mostra in che misura la pressione evolutiva che ha operato in passato può aver influenzato gli attuali fenotipi umani”, osservando di come potrebbe essere la prima volta che viene correlato l’adattamento di un gene sensoriale all’ambiente. Tuttavia popolazioni diverse sottoposte a una simile pressione ambientale potrebbero non fornire una simile risposta evolutiva (es. nel caso di un unico gene implicato, questo potrebbe non ritrovarsi con frequenze simili in popolazioni diverse), perché sono comunque molteplici i fattori, sia genetici che ambientali, coinvolti nei processi di adattamento.

L’allele variante di TRPM8 differisce dall’allele non variante ancestrale solo per un singolo nucleotide, non è da escludere che si tratti di una alterazione in una sequenza regolatrice che influenza i livelli di espressione del gene. Restano poco conosciuti i meccanismi che collegano la percezione del freddo all’emicrania, sono probabilmente coinvolti ulteriori fattori, ancora sconosciuti, correlati alla fisiologia del dolore nelle popolazioni umane. Non è affatto escluso che ulteriori studi su TRPM8 possano in futuro contribuire allo sviluppo di farmaci di maggiore efficacia contro l’emicrania.


Riferimenti:
Felix M. Key , Muslihudeen A. Abdul-Aziz, Roger Mundry, Benjamin M. Peter, Aarthi Sekar, Mauro D’Amato, Megan Y. Dennis, Joshua M. Schmidt, Aida M. Andrés “Human local adaptation of the TRPM8 cold receptor along a latitudinal cline”. PLOS  genetics, Published: May 3, 2018 2018. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1007298

Immagine: Lokal_Profil [CC BY-SA 2.5], via Wikimedia Commons