Nodal nell’Hydra: anche gli animali a simmetria radiale hanno un lato destro e sinistro

Isolato per la prima volta in un animale a simmetria radiale, la Hydra, il gene Nodal coinvolto nella definizione dell’asse destra-sinistra negli animali bilaterali


Gli Eumetazoi, ossia gli animali che presentano un’organizzazione in tessuti ed organi, sono suddivisi sulla base della simmetria del loro corpo in due gruppi: i Bilateri, che include tutti gli animali con simmetria bilaterale, quindi con un asse destro e sinistro, e i Radiata, come gli Cnidari e gli Ctenofori a simmetria radiale. Già da tempo era però noto che la perfetta simmetria radiale degli Cnidari si interrompeva in alcune strutture con simmetria biradiale, ad esempio nell’organizzazione interna degli anemoni o nella gemmazione laterale di polipi nelle forme coloniali. Una delle specie di Cnidari maggiormente utilizzata come organismo modello per la sua capacità di rigenerazione è Hydra magnipapillata, un piccolo polipo non coloniale d’acqua dolce. Anche nel caso di Hydra la gemmazione laterale di nuovi polipi, che si staccano dal corpo della madre per poi attaccarsi a loro volta al substrato, avviene con un’organizzazione biradiale.

Per capire quali sono i meccanismi molecolari che controllano questo processo, i ricercatori dell’Università di Heidelberg, diretti dal Prof. Holstein, hanno effettuato una dettagliata analisi del genoma di Hydra alla ricerca di geni noti per il loro coinvolgimento nella definizione degli assi corporei degli organismi superiori. Nell’articolo pubblicato ad agosto su Nature, sorprendentemente i ricercatori sono stati in grado di isolare per la prima volta negli Cnidari un membro della famiglia di geni Nodal, implicata nella determinazione dell’asse destro-sinistro. Studiando l’espressione di Nodal durante la gemmazione di polipi hanno inoltre evidenziato come il gene sia espresso unicamente nel punto di  formazione del nuovo polipo ed in maniera asimmetrica. Continuando poi l’analisi dei fattori coinvolti in questo processo, il Dr. Watanabe, che ha condotto lo studio, ed i suoi colleghi, sono stati in grado di individuare un altro gene che agisce a valle di Nodal e che ne è il bersaglio, Pitx2, anch’esso espresso in maniera biradiale nel punto di gemmazione dei polipi. Grazie a diversi esperimenti farmacologici e genetici è stato possibile confermare come questi geni siano specificamente coinvolti nel posizionamento asimmetrico dei nuovi polipi in gemmazione. 

Questo lavoro fornisce la prima evidenza dell’esistenza in organismi radiali di geni che nei Bilateri sono coinvolti nella simmetria destra-sinistra. Gli studiosi ritengono che i dati presentati possano indicare che l’ultimo antenato comune di Bilateri e Cnidari avesse un’organizzazione della propria simmetria su un asse orale-aborale. La comparsa del gene Nodal ha permesso quindi di rompere quest’unico asse di simmetria definendo un nuovo asse. Successivamente, nel corso dell’evoluzione, questo gene sarebbe stato usato negli Cnidari per generare una simmetria biradiale e nei Bilateri per definire l’asse destro-sinistro. I dati presentati dagli studiosi di Heidelberg fornirebbero quindi nuove informazioni sull’evoluzione degli assi di simmetria negli animali, dando ulteriori prove a sostegno della vicinanza molecolare dei processi che definiscono l’organizzazione corporea tra animali ritenuti semplici, come gli Cnidari, e i più complessi ed evoluti vertebrati.

Daria Graziussi


Riferimenti:
Hiroshi Watanabe, Heiko A. Schmidt, Anne Kuhn, Stefanie K. Höger, Yigit Kocagöz, Nico Laumann-Lipp, Suat Özbek, Thomas W. Holstein. Nodal signalling determines biradial asymmetry in Hydra. Nature, 2014; DOI:10.1038/nature13666

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