Percorsi misteriosi

Schwartzreport del 09/02/09

The Economist (U.K.)

percorsi TORONTO – Fino a che punto due gemelli identici sono uguali? È questo il quesito su cui Art Petronis del Centre for Addiction and Mental Health di Toronto e i suoi colleghi hanno indagato in un articolo pubblicato di recente sul “Nature Genetics”.

La risposta è: “Non sono così identici come si potrebbe pensare”. Inoltre, le differenze tra gemelli possono aiutare a gettar luce su un processo noto come “epigenesi”, in virtù del quale si possono ereditare determinate caratteristiche in modo indipendente dalla composizione del proprio DNA.

I gemelli identici nascono da un singolo ovulo fecondato, o zigote. Da un punto di vista genetico, quindi, sono uguali. I gemelli “monozigoti” sono particolarmente utili per i ricercatori impegnati a studiare la differenza tra ciò che è “naturale” (per esempio, i geni) e ciò che è “culturale” (per esempio, l’ambiente), perché li si può confrontare con i gemelli non identici o dizigoti.

In questo contesto gli effetti causati dalla gestazione si annullano, poiché tutti i co-gemelli condividono un utero. Tuttavia, i gemelli dizigoti non condividono più DNA dei fratelli non gemelli. Se un gemello monozigote, ad esempio, sviluppa un disturbo che l’altro non sviluppa, il fattore responsabile è quindi probabilmente di tipo ambientale. Al contrario, quando i gemelli identici mostrano di condividere maggiormente una malattia rispetto ai gemelli dizigoti, la differenza viene attribuita ai geni.

Eppure, non basta che gli organismi condividano il DNA per condividere certe caratteristiche. Quei geni devono anche comportarsi nello stesso modo. Uno dei modi attraverso cui si regola il comportamento dei geni è con l’inserimento nel loro DNA di particolari gruppi di atomi, noti come “gruppi metili”.

La metilazione disattiva un gene. Nel momento in cui il modello di metilazione passa dai genitori ai figli, si origina un secondo meccanismo di ereditarietà, epigenetico, parallelo a quello primario basato sul DNA. L’importanza dell’ereditarietà epigenetica è ora materia di un vivo dibattito.

Il dottor Petronis e il suo gruppo hanno quindi analizzato i modelli di metilazione del DNA attraverso dei tamponi prelevati dall’interno della guancia, campioni di sangue e biopsie dello stomaco di 57 paia di gemelli monozigoti. Hanno così scoperto una quantità di variazioni tra gemelli significativa, che spiegherebbe come mai malattie ereditabili che richiederebbero la coincidenza di molti fattori di rischio genetici, non sempre compaiano in entrambi i gemelli. Ad esempio, la schizofrenia ha una componente familiare. Ma se un gemello di una coppia monozigote la sviluppa, l’altro ha solo una probabilità del 50% di svilupparla anche lui, a differenza del 100% di probabilità a cui assisteremmo se la sequenza delle “lettere” genetiche fosse l’unica causa.

Il dottor Petronis ha quindi confrontato la quantità di differenze tra gli epigenomi di gemelli identici per verificare se fosse simile a quella tra gemelli non identici. Ha analizzato i campioni di 80 paia di gemelli, metà dei quali erano non identici, e, ancora una volta, ha creato profili epigenetici per ognuno di loro.

I risultati indicano che, sebbene i gemelli monozigoti differiscano da un punto di vista epigenetico, differiscono meno dei dizigoti.

Tutto ciò getta confusione. L’idea prevalente sull’epigenesi è che la maggior parte della metilazione esistente si disattiva quando gli ovuli e lo sperma sono maturi. Questo dovrebbe bloccare i modelli epigenetici superati e permettere ai nuovi di imporsi per soddisfare le necessità del nuovo organismo. Quindi, durante lo sviluppo di un embrione, si verificano ripetute riprogrammazioni epigenetiche.

Che durante la disattivazione della pre-fecondazione parte della metilazione non si verifichi è stato suggerito dagli esperimenti fatti su altri animali, ma si è sempre pensato che questa fosse l’eccezione piuttosto che la regola. Comunque, se così dovesse essere, il grado di differenza tra gemelli identici e gemelli non identici sarebbe lo stesso. Così non è.

Una gran parte della metilazione pre-esistente si sviluppa nei nuovi individui – generando, così, sia una serie di grattacapi per coloro che studiano la complessità dell’ereditarietà, sia una nuova linea di indagini.