I ricercatori dell’Università di Bologna hanno scoperto una rete di geni legati alla longevità nei molluschi bivalvi, offrendo nuove conoscenze sui meccanismi genetici dell’allungamento della durata della vita. Questo studio innovativo suggerisce una base molecolare condivisa per la longevità tra diverse specie animali.
Per centinaia di anni, la ricerca della leggendaria “fontana della giovinezza” ha simboleggiato il desiderio di longevità dell’umanità. Nei tempi moderni, questa ricerca ha trovato nuova vita nel regno scientifico, in particolare con l’avvento delle tecnologie avanzate di sequenziamento del genoma. Queste innovazioni stanno consentendo ai ricercatori di approfondire le basi genetiche che governano l’invecchiamento e il potenziale di una durata di vita più lunga.
In un nuovo studio, i ricercatori dell’Università di Bologna hanno rivolto la loro attenzione a un improbabile gruppo di creature: i molluschi bivalvi, un gruppo che comprende vongole, cozze, ostriche e capesante. Questi animali marini e d’acqua dolce mostrano una sorprendente durata di vita, da 1 anno a oltre 500 anni, rendendoli soggetti ideali per indagare i segreti della longevità.
I risultati del nuovo studio hanno rivelato una rete di geni che si evolvono in modo diverso nei bivalvi a vita lunga e breve, molti dei quali sono associati alla longevità in altri animali. Le analisi qui suggeriscono un quadro molecolare condiviso per una longevità estesa tra diversi lignaggi animali.
Una nuova prospettiva sull’invecchiamento: i bivalvi come organismi modello
Studi precedenti sull’invecchiamento, la longevità e la senescenza si erano concentrati in gran parte sugli esseri umani e su alcuni animali modello. Secondo questi studi, l’invecchiamento è in gran parte determinato dall’accumulo di danni cellulari nel tempo. A livello genomico, questo danno è dovuto all’aumento delle mutazioni negli acidi nucleici (cioè errori nella replicazione), ai cambiamenti dell’architettura nucleare e all’accorciamento dei telomeri.
A livello proteomico, questi processi comportano la perdita di proteasi e l’accumulo di errori che influenzano il ripiegamento delle proteine. Sfortunatamente, gli studi sull’invecchiamento hanno in gran parte trascurato altri organismi a vita lunga, una svista che i co-autori Mariangela Iannello, Giobbe Forni e i loro collaboratori hanno cercato di correggere.
“Mi ha sempre affascinato il fatto che alcune specie di bivalvi vivano vite estremamente lunghe”, ha affermato Iannello. “Quando mi sono reso conto che nessuno aveva mai studiato questa eccezionale longevità nel quadro dell’evoluzione molecolare, ho capito che dovevamo iniziare a studiare la longevità in questi animali”.
I ricercatori hanno sfruttato le risorse trascrittomiche di 33 specie per studiare i potenziali meccanismi alla base della durata di vita eccezionalmente lunga di quattro bivalvi in particolare: Arctica islandica, Margaritifera margaritifera, Elliptio complanata e Lampsilis siliquoidea. Tra questi, il quahog oceanico A.islandica detiene il record per la specie animale non coloniale più longeva con 507 anni, mentre le altre hanno una durata di vita massima di 150-190 anni.
Scoprire i segreti genetici della longevità
Utilizzando questo set di dati, gli scienziati hanno cercato geni che si sono evoluti in modo diverso – in termini di tasso evolutivo, sostituzioni di amminoacidi e segni di selezione positiva – nei bivalvi a vita lunga rispetto a quelli a vita breve. I geni correlati alla risposta al danno del DNA, alla regolazione della morte cellulare e ai percorsi apoptotici, alle risposte cellulari agli stimoli abiotici e alla tolleranza all’ipossia hanno tutti mostrato modelli di evoluzione convergenti tra le specie a vita lunga.
Curiosamente, le proteine che mostrano un’evoluzione convergente nei bivalvi a vita lunga hanno mostrato tra loro più interazioni fisiche e funzionali del previsto, suggerendo che sono biologicamente connesse.
Per molte proteine in questa rete di interazione, studi sperimentali hanno già dimostrato un ruolo nella longevità e nella senescenza in altri animali. “Ciò che trovo più entusiasmante”, ha affermato Iannello, “molti geni di questa rete erano stati precedentemente associati alla longevità in altre specie. Un’implicazione importante di questa scoperta è che un’estensione della durata della vita può coinvolgere fattori genetici comuni in specie molto distanti”, ha aggiunto.
Oltre a questi fattori condivisi di longevità, lo studio ha identificato proteine nella rete il cui ruolo nella longevità non è stato ancora confermato. Ad esempio, sono stati identificati tre geni coinvolti nella proteostasi (cioè il ripiegamento, lo chaperoning e il mantenimento della funzione delle proteine), suggerendo che una gestione più efficiente delle proteine danneggiate o mal ripiegate potrebbe essere associata a una vita più lunga nei bivalvi. “Crediamo che questi geni siano nuovi candidati da testare per il loro ruolo nell’aumentare la durata della vita, non solo nei bivalvi, ma anche in altre specie”, ha osservato Iannello.
Direzioni future e implicazioni più ampie
Gli autori dello studio intendono continuare a sviluppare questi risultati attraverso ulteriori ricerche comparative. Secondo Iannello, “I risultati ottenuti in questo lavoro ci hanno reso entusiasti di esplorare la longevità in più specie. In particolare, vorremmo indagare se i segnali evolutivi nei geni con un potenziale ruolo nella longevità siano in qualche modo condivisi tra specie longeve appartenenti a diversi gruppi tassonomici”. Tuttavia, tali indagini potrebbero non essere semplici.
“Un processo complesso e multifattoriale come la longevità è sicuramente impegnativo da analizzare, poiché richiede una profonda manipolazione dei big data e molteplici approcci complementari e integrativi. D’altra parte, la crescente disponibilità di dati omici ci consentirà di esplorare specie che non sono mai state considerate prima in questo contesto, e ciò aiuterebbe notevolmente a far avanzare la ricerca sull’invecchiamento”, ha affermato.
Mentre i meccanismi alla base dell’allungamento della durata della vita rimangono lungi dall’essere completamente compresi, gli organismi non modello a vita lunga possono fornire informazioni uniche e preziose sull’invecchiamento e sulla longevità. Ad esempio, in un altro studio, i ricercatori dell’University College di Dublino hanno analizzato i geni associati alla longevità umana in 37 mammiferi placentari, comprese specie longeve come la talpa nuda e il pipistrello dalle orecchie di topo maggiore.
Lo studio ha trovato una correlazione tra una durata di vita più lunga e la duplicazione dei geni della longevità. Anche se alcuni potrebbero essere scettici riguardo al trasferimento della conoscenza tra specie molto distanti, come tra bivalvi e esseri umani, Iannello ha sottolineato che: “La scienza ha una lunga storia di ricerca focalizzata sui taxa più disparati che hanno avuto un profondo impatto sulla nostra comprensione della biologia umana. Penso che, soprattutto nel campo dell’invecchiamento, abbiamo molto da imparare dal mondo naturale che ci circonda”.
Fonte: Genome Biology and Evolution
