Modificando l’RNA delle cellule nervose, i polpi possono adattarsi a drastici cali di temperatura. Foto di edmondlafoto da Pixabay

Una nuova ricerca ha mostrato un modo sorprendente in cui i polpi possono proteggere le parti più delicate del loro sistema nervoso da profonde fluttuazioni delle temperature. Questi cefalopodi sono infatti in grado di ricodificare rapidamente le proteine chiave delle loro cellule nervose, assicurandosi così che le loro attività neurologiche critiche rimangano funzionali anche duranti drastici cali di temperatura.

Per riuscirci i polpi modificano velocemente l’RNA da cui vengono tradotte le proteine. Si tratta di una capacità straordinaria che è stata osservata in alcune specie di polpi, calamari e seppie. Si tratta di una strategia poco comune tra gli animali, ma che i ricercatori ritengono sia efficace e abbastanza diffusa tra i cefalopodi.

Come spiega infatti il biologo marino Joshua Rosenthal del Marine Biological Laboratory dell’Università di Chicago, uno degli autori principali dello studio, “generalmente pensiamo che le nostre informazioni genetiche siano fisse, ma l’ambiente può influenzare il modo in cui si codificano le proteine, e nei cefalopodi questo accade su vasta scala”.

 

Dal DNA alle proteine: trascrizione e traduzione

Le nostre istruzioni genetiche possono modificarsi per consentire la sopravvivenza della specie, ma nella maggior parte degli animali, questo tipo di adattamento è molto lento e avviene tramite modifiche generazionali del DNA.

Il nostro codice genetico, determina infatti la forma e la funzione delle singole proteine, macromolecole che hanno un ruolo praticamente in ogni processo che avviene all’interno delle cellule.

Queste non vengono prodotte direttamente dal DNA, ma le informazioni in esso contenute vengono trascritte nel nucleo della cellula in una molecola intermedia chiamata RNA messaggero (o mRNA), capace di uscire dal nucleo e giungere sino a quelle microscopiche macchine cellulari in grado di tradurlo e da esso costruire le proteine.

 

I polpi possono modificare l’RNA una volta lasciato il nucleo

Nel 2015, alcuni scienziati hanno scoperto che calamari, seppie e polpi sono in grado di modificare l’RNA dopo che questo ha lasciato il nucleo, consentendo una rapida risposta fisiologica. Rimaneva però un mistero quali fossero le condizioni scatenanti di una simile risposta.

I ricercatori ritenevano che la modifica dell’RNA fosse più adatta a rispondere a condizioni mutevoli. L’editing dell’RNA offre infatti la possibilità di modificare le informazioni più volte, a seconda delle diverse condizioni. Una modifica del DNA è invece più adatta ad un cambiamento a lungo termine e quasi permanente.

 

Per i polpi è questione di freddo

Partendo da questi presupposti, il team di ricerca guidato dal biologo marino Matthew Birk del Marine Biological Laboratory e della Saint Francis University, ha cercato di capire quali fossero le condizioni che spingevano i polpi a modificare il loro RNA.

Per condurre le loro analisi, il team ha analizzato due polpi a due macchie della California (Octopus bimaculoides), il cui intero genoma è stato sequenziato per la prima volta nel 2005, perfetto dunque per comprendere i cambiamenti genetici.

Durante i test in laboratorio, i ricercatori hanno acclimatato questi polpi in ‘acqua ad una temperatura di 22 gradi Celsius per poi passare ad acqua ad una temperatura di 13 gradi Celsius. Hanno poi confrontato le loro informazioni genetiche con il genoma presente nel database, concentrandosi in particolare su oltre 60.000 siti di editing noti.

Dai risultati è emerso che su circa un terzo dei siti di editing vi sono stati dei cambiamenti. Come spiega il fisico Eli Eisenberg dell’Università di Tel-Aviv, coautore principale della ricerca, “le proteine che vengono modificate tendono ad essere proteine neurali, e quasi tutti i siti che sono sensibili alla temperatura sono più altamente modificati al freddo”. La modifica dell’RNA sembra dunque essere una risposta al freddo, in grado di influenzare le proteine neurali sensibili alle basse temperature.

 

Una funzione diffusa tra i polpi

Per escludere che i risultati dei test potessero dipendere dal fatto che si trattava di polpi da laboratorio, il team di ricercatori ha catturato due polpi a due macchie della California selvatici da due luoghi diversi. Hanno eseguito le catture e l’analisi del genoma sia in estate che in inverno, scoprendo che presentavano modelli simili di modifica dell’RNA.

Il team di ricerca ha inoltre scoperto che queste modifiche avvengono piuttosto rapidamente, mostrando che si tratta dunque di una risposta rapida a condizioni che altrimenti potrebbero essere pericolose.

I ricercatori sospettano che l’editing dell’RNA sia una strategia abbastanza diffusa tra polpi e calamari per rimanere in vita mentre il loro ambiente cambia. Sono in programma dunque nuovi studi per comprendere come viene utilizzata questa strategia e a quali stimoli, oltre alla temperatura, risponde.