Una scoperta evolutiva sull’occhio che “cambia i libri di testo”

La rete di nervi che collega i nostri occhi al nostro cervello è sofisticata e i ricercatori hanno ora dimostrato che si è evoluta molto prima di quanto si pensasse in precedenza, grazie a una fonte inaspettata: il pesce luccio

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La rete di nervi che collega i nostri occhi al nostro cervello è sofisticata e i ricercatori hanno ora dimostrato che si è evoluta molto prima di quanto si pensasse in precedenza, grazie a una fonte inaspettata: il pesce luccio.

Ingo Braasch della Michigan State University ha aiutato un team di ricerca internazionale a dimostrare che questo schema di connessione era già presente nei pesci antichi almeno 450 milioni di anni fa. Ciò lo rende circa 100 milioni di anni più vecchio di quanto si credesse in precedenza.

È la prima volta per me che una delle nostre pubblicazioni cambia letteralmente il libro di testo con cui insegno“, ha detto Braasch, assistente professore presso il Dipartimento di Biologia Integrativa presso il College of Natural Science.

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Gli occhi di questo luccio maculato sono collegati al suo cervello in un modo antico e simile a quello umano. Credito: per gentile concessione di Ingo Braasch

Questo lavoro, pubblicato online sulla rivista Science l’8 aprile 2021, significa anche che questo tipo di connessione occhio-cervello è antecedente alla migrazione degli animali verso la terraferma. La teoria esistente era che questa connessione si è evoluta per la prima volta nelle creature terrestri e, da lì, è proseguita negli esseri umani aiutando la nostra percezione della profondità e la visione 3D.



E questo lavoro, condotto dai ricercatori dell’organizzazione pubblica di ricerca francese Inserm, non si limita a rimodellare la nostra comprensione del passato. Ha anche implicazioni per la futura ricerca sanitaria.

Lo studio di modelli animali è un modo inestimabile per i ricercatori di conoscere la salute e le malattie, ma tracciare connessioni alle condizioni umane da questi modelli può essere difficile.

I pesci zebra, ad esempio, sono un animale modello popolare ma il loro cablaggio occhio-cervello è molto diverso da quello umano. In effetti, questo spiega perché gli scienziati pensavano che la connessione umana si fosse evoluta per la prima volta in creature terrestri a quattro arti, o tetrapodi.

I pesci moderni, non hanno questo tipo di connessione occhio-cervello“, ha detto Braasch. “Questo è uno dei motivi per cui pensavamo che fosse una cosa nuova apparsa per la prima volta nei tetrapodi“.

Braasch è uno dei massimi esperti mondiali in un diverso tipo di pesce noto come luccio. I luccio si sono evoluti più lentamente del pesce zebra, il che significa che i lari sono più simili all’ultimo antenato comune condiviso da pesci e umani. 

Queste somiglianze potrebbero rendere il luccio un potente modello animale per gli studi sulla salute, motivo per cui Braasch e il suo team stanno lavorando per comprendere meglio la biologia e la genetica dei gar.

Questo, a sua volta, è il motivo per cui i ricercatori di Inserm hanno cercato Braasch per questo studio.

Senza il suo aiuto, questo progetto non sarebbe stato possibile“, ha detto Alain Chédotal, direttore della ricerca presso Inserm e capogruppo del Vision Institute di Parigi. “Non avevamo accesso al luccio maculato, un pesce che non esiste in Europa e occupa una posizione chiave nell’albero della vita“.

L’evoluzione dell’occhio umano è più antica di quanto pensassimo

Per fare lo studio, Chédotal e il suo collega, Filippo Del Bene, hanno utilizzato una tecnica rivoluzionaria per vedere i nervi che collegano gli occhi al cervello in diverse specie di pesci. Tra questi anche il ben studiato pesce zebra, ma anche esemplari più rari come il luccio di Braasch e il pesce polmonare australiano forniti da un collaboratore dell’Università del Queensland.

In un pesce zebra, ogni occhio ha un nervo che lo collega al lato opposto del cervello del pesce. Cioè, un nervo collega l’occhio sinistro all’emisfero destro del cervello e un altro nervo collega l’occhio destro al lato sinistro del cervello.

L’altro pesce, più “antico”, fa le cose in modo diverso. Hanno quelle che vengono chiamate proiezioni visive ipsilaterali o bilaterali. Qui, ogni occhio ha due connessioni nervose, una che va a entrambi i lati del cervello, come succede anche agli esseri umani.

Armato di una comprensione della genetica e dell’evoluzione, il team potrebbe guardare indietro nel tempo per stimare quando sono apparse per la prima volta queste proiezioni bilaterali. Guardando al futuro, il team è entusiasta di sviluppare questo lavoro per comprendere ed esplorare meglio la biologia dei sistemi visivi.

Quello che abbiamo trovato in questo studio è solo la punta dell’iceberg“, ha detto Chédotal. “È stato molto motivante vedere la reazione entusiasta e il caloroso supporto di Ingo quando gli abbiamo presentato i primi risultati. Non vediamo l’ora di continuare il progetto con lui“.

Sia Braasch che Chédotal hanno notato quanto fosse potente questo studio grazie a una solida collaborazione che ha permesso al team di esaminare così tanti animali diversi, che secondo Braasch è una tendenza in crescita nel campo.

Lo studio ha anche ricordato a Braasch un’altra tendenza.

Stiamo scoprendo sempre di più che molte cose che pensavamo si siano evolute relativamente tardi sono in realtà molto antiche“, ha detto Braasch. “Imparo qualcosa su me stesso guardando questi strani pesci e capendo quanti anni hanno parti del nostro corpo. Sono entusiasta del fatto che potrò raccontare questa svolta nella storia dell’evoluzione dell’occhio agli studenti del prossimo semestre nel nostro corso di anatomia comparata“.

Riferimento: “Bilateral visual projections exist in non-teleost bony fish and predate the emergence of tetrapods” di Robin J. Vigouroux, Karine Duroure, Juliette Vougny, Shahad Albadri, Peter Kozulin, Eloisa Herrera, Kim Nguyen-Ba-Charvet, Ingo Braasch , Rodrigo Suárez, Filippo Del Bene e Alain Chédotal, 9 aprile 2021, Science.
DOI: 10.1126 / science.abe7790

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