Le malattie genetiche sono una proprietà inevitabile di tutti gli esseri viventi. La maggior parte delle malattie genetiche sono associate a geni ereditati dagli organismi più primitivi. Miliardi di anni di evoluzione non hanno reso né i singoli geni né le funzioni che svolgono più resistenti alle mutazioni
Ogni cellula umana può essere paragonata a un'enorme fabbrica, in cui più di ventimila geni funzionanti insieme fanno una causa comune. I prodotti del lavoro dei geni - le proteine - sono usati sia nella costruzione della pianta stessa (tali proteine sono chiamate strutturali), sia come strumenti di lavoro - come i vari enzimi coinvolti nella miriade di reazioni chimiche nelle cellule. A proposito, ci sono molti più artigiani che producono strumenti che fabbricanti di mattoni, lavoratori del cemento e persino costruttori.
Ci sono elementi strutturali separati in una pianta, capi di proteine e capi di proteine che avviano vari processi, numerosi sistemi che supportano la vita della pianta e le consentono di funzionare come prescritto dal codice genetico. Se continuiamo l'analogia, allora l'intero organismo può essere immaginato come un enorme stato con un'industria diversificata, organismi di regolamentazione e istituzioni e persino un grande esercito di funzionari.
È vero, non un singolo stato al mondo può avvicinarsi per essere paragonato in termini di complessità della sua struttura a nessun pesce "primitivo" del periodo giurassico.
Non tutti i lavoratori nascono ideali: durante la riproduzione, le mutazioni appaiono inevitabilmente nei geni. Alcuni degli operai non hanno mano, alcuni hanno una spina nell'occhio destro, altri sono nati con la gobba. Tutti questi difetti influenzano inevitabilmente la qualità del prodotto che producono: a differenza degli esseri umani, i geni non possono passare volontariamente alla produzione di qualcosa che le loro capacità limitate non danneggino.
Malattie ereditarie e malattie geniche
un gruppo di malattie derivanti da danni al DNA a livello genico. Il termine malattie geniche viene utilizzato per le malattie associate a un singolo gene.
Tuttavia, le fabbriche e interi organismi possono spesso continuare a funzionare anche essendo costruiti, parlando in modo condizionale, da mattoni triangolari, per non parlare della perdita di alcune funzioni di segnalazione nella cellula. In questi casi si parla di malattie congenite. Ad oggi sono stati catalogati circa un migliaio e mezzo di geni, alcune delle quali portano a vari cambiamenti fenotipici nel corpo, ma consentono comunque a una persona di nascere.
Tomislav Domazet-Losho e Dietard Tautz del Max Planck Institute for Evolutionary Biology in Germania hanno chiesto quali geni nel DNA umano sono più suscettibili a tali cambiamenti. Dove, in quali negozi delle nostre fabbriche cellulari lavorano gli operai che producono più rifiuti?
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E la cosa più interessante: quali fasi dell'evoluzione biologica ci hanno dato più pasticcioni?
Per affrontare questo problema, gli scienziati hanno applicato la metodologia della "filostratigrafia" sviluppata da loro. Negli ultimi anni sono stati decifrati i genomi di organismi situati su vari rami dell'albero evolutivo e dalla presenza di geni simili su rami diversi è diventato possibile tracciare a quale livello appariva un particolare gene. I dati moderni consentono a Domazet-Losho e Tautz di tracciare 19 strati di questo tipo: dai batteri, ai multicellulari, ai mammiferi e ai primati, fino agli esseri umani. I risultati di questa analisi sono stati accettati per la pubblicazione in Molecular Biology and Evolution; gli scienziati non hanno distinto tra malattie causate dal danno a un gene e cause poligeniche.
Diversi geni del nostro corpo sono sorti in diversi stadi di evoluzione, e la maggior parte di essi era presente nei più lontani antenati della "corona della creazione". È difficile da credere, ma più della metà dei nostri geni erano ancora presenti in una forma o nell'altra negli organismi unicellulari, e la maggior parte di questa metà è nata anche prima della comparsa dei nuclei nelle cellule. Ma l'intero sviluppo dei mammiferi ha aggiunto solo il 10% circa del numero totale di geni nel nostro corpo.
La logica semplice impone che i geni responsabili dei processi cellulari più basilari siano stati ereditati dagli organismi più antichi. Pertanto, le mutazioni in essi dovrebbero portare a difetti incompatibili con la vita, e non possono rientrare nella categoria "congenita", che presuppone questa stessa nascita. Inoltre, questi geni sono stati sotto l'influenza del processo di selezione per miliardi di anni e potrebbero in qualche modo "stabilizzarsi" in una forma per la quale le mutazioni non sono così importanti.
Allo stesso tempo, i geni che separano gli esseri umani dalle scimmie - non Dio sa quale differenza nel quadro evolutivo globale - non sono così importanti. Ebbene, cosa impedisce a una persona di nascere ricoperta di pelle o incapace di analisi matematica? E cos'è un milione di anni rispetto a miliardi? Pertanto, gli scienziati ritengono che tra i geni alle prime armi ci sarà una percentuale maggiore di quelli che portano a malattie congenite.
Si è scoperto che tutto è esattamente l'opposto: le malattie genetiche sono più spesso associate a geni antichi
Come mostra l'analisi di quasi duemila geni che causano varie malattie congenite, ci ammaliamo ancora a causa dei geni ereditati dai nostri antenati più lontani. E quelle innovazioni che la natura ha implementato per la prima volta nei mammiferi non portano quasi mai a malattie genetiche.
Allo stesso tempo, non stiamo parlando di valori assoluti: ci sono semplicemente geni più antichi, ma di quelli relativi. Se su 8mila geni del livello filostratigrafico più antico poco meno di mille sono associati a malattie genetiche, allora tra i duemila geni apparsi in oltre 100 milioni di anni di sviluppo dei mammiferi placentari, ce ne sono meno di una dozzina di tali geni “patogeni”. Soprattutto, la quota di tali geni tra quelle reliquie che abbiamo ottenuto da organismi precellulari e gli ultimi precursori di organismi multicellulari sbocciati durante la famosa "esplosione Cambriana".
Il numero di geni a diversi livelli di filostratigrafia, situati orizzontalmente. Tutti i geni del corpo umano sono mostrati in blu, i geni associati a malattie genetiche sono mostrati in rosso e verde. I livelli corrispondenti ai singoli picchi sono etichettati. // Domazet-Loo & Tautz / Biologia ed evoluzione molecolare
Gli autori non traggono conclusioni sicure dal loro risultato inaspettato, limitandosi all'osservazione che le malattie ereditarie sembrano essere una componente inevitabile della vita stessa. Inoltre, notano, il loro lavoro rende ancora più oscuro lo scopo biologico di quei geni che sono apparsi nel nostro paese negli ultimi milioni di anni, ad esempio quei mille e mezzo che sono caratteristici dei primati.
Tuttavia, il lavoro ha anche un suono pratico insolito. Gli esperimenti sui topi sono ora considerati il "gold standard" nello studio delle malattie genetiche. Ma se la maggior parte di loro può essere modellata su nematodi e moscerini della frutta, perché sprecare tempo, denaro e fatica lavorando con i mammiferi? Secondo gli autori, se non si parla di funzione biologica, ma di questioni puramente teoriche come le cause delle malattie genetiche, è meglio lavorare con quegli organismi modello in cui queste malattie sono sorte.
