Sebbene fisicamente molto diverse, la ricerca ha scoperto che il cervello di mosche, topi e umani sono simili nel modo in cui si formano e nel modo in cui funzionano. I dati hanno dimostrato che i meccanismi genetici che sono alla base dello sviluppo del cervello di insetti e mammiferi sono molto simili ma questo può essere interpretato in due modi diversi, dove alcuni credono che fornisca prove di un singolo antenato sia per mammiferi che per insetti e altri pensano che potrebbe supportare la teoria secondo cui i cervelli si sono evoluti più volte in modo indipendente.
Pubblicato sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS) , questo studio collaborativo tra King’s College London, University of Arizona, University of Leuven e Leibniz Institute DSMZ ha dimostrato con forza che i meccanismi che regolano l’attività genetica necessari per la formazione di aree cerebrali importanti per controllare il comportamento, sono le stesse per insetti e mammiferi.
Più sorprendentemente hanno dimostrato che quando questi meccanismi regolatori sono inibiti o compromessi negli insetti e nei mammiferi, hanno problemi comportamentali molto simili. Ciò indica che gli stessi elementi costitutivi che controllano l’attività dei geni sono essenziali sia per la formazione dei circuiti cerebrali sia per le funzioni correlate al comportamento che svolgono. Secondo i ricercatori ciò fornisce la prova che questi meccanismi sono stati stabiliti in un antenato comune.
L’autore senior dello studio, il Dr. Frank Hirth dell’Istituto di Psichiatria, Psicologia e Neuroscienze (IoPPN), King’s College London ha dichiarato: “Per quanto ne sappia, questo è il primo studio che fornisce prove della fonte di somiglianze tra cervello umano e cervello di mosca, come si formano e come funzionano. La nostra ricerca mostra che i circuiti cerebrali essenziali per un comportamento coordinato sono messi in atto da meccanismi simili negli esseri umani, nelle mosche e nei topi. Ciò indica che l’evoluzione del loro cervello molto diverso può essere fatta risalire a un cervello ancestrale comune più di mezzo miliardo di anni fa.”
Lo studio potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio alcuni disturbi comportamentali
Lo studio si è concentrato su quelle aree del cervello conosciute come confine deutocerebrale-tritocerebrale (DTB) nelle mosche e limite del mesencefalo-posteriore (MHB) nei vertebrati, inclusi gli esseri umani. Utilizzando i dati genomici, i ricercatori hanno identificato i geni che svolgono un ruolo importante nella formazione dei circuiti cerebrali che sono responsabili del movimento di base nel DTB nelle mosche e MHB nell’uomo. Hanno quindi accertato le parti del genoma che controllano quando e dove vengono espressi questi geni, altrimenti noti come elementi cis-regolatori.
I ricercatori hanno scoperto che questi elementi cis-regolatori sono molto simili nelle mosche, nei topi e nell’uomo, indicando che condividono lo stesso meccanismo genetico fondamentale con cui si sviluppano queste aree cerebrali. Manipolando le pertinenti regioni genomiche nelle mosche in modo che non regolino più i geni in modo appropriato, i ricercatori hanno mostrato un conseguente deterioramento del comportamento. Ciò corrisponde ai risultati della ricerca con persone in cui mutazioni nelle sequenze regolatorie dei geni o stessi geni regolati sono stati associati a problemi comportamentali tra cui ansia e disturbi dello spettro autistico.
Hirth ha commentato: “Per molti anni i ricercatori hanno cercato di trovare le basi meccanicistiche alla base del comportamento e direi che abbiamo scoperto una parte cruciale del puzzle identificando questi meccanismi regolatori genetici di base richiesti per la formazione e la funzione del circuito del mesencefalo. Se riusciamo a capire questi blocchi di base molto piccoli e basilari, come si formano e funzionano, questo aiuterà a trovare risposte a ciò che accade quando le cose vanno male a livello genetico per causare questi disturbi.”
