Gli ospiti e i loro parassiti sono in costante competizione: Grazie alla diversità genetica, l’ospite può cambiare in modo tale che l’infezione non sia più possibile. Tuttavia, il parassita si adatta rapidamente e il gioco ricomincia. In base al personaggio della Regina Rossa nel libro "Alice nel Paese delle Meraviglie", che corre continuamente eppure arranca, questo è noto in biologia evolutiva come il "modello della Regina Rossa".
Tali processi possono avvenire per molti milioni di anni senza interruzioni, come ha riferito un gruppo di ricerca del Dipartimento di Scienze Ambientali dell’Università di Basilea sulla rivista scientifica Nature Communication. Si tratta di un periodo molto più lungo di quanto ritenuto in precedenza. Per lo studio, il team guidato da Dieter Ebert ha confrontato il materiale genetico di pulci d’acqua di dimensioni millimetriche infettate da un batterio parassita.
Il parassita penetra nell’intestino della pulce d’acqua e si attacca allo strato di muco. La pulce d’acqua può scongiurare l’infezione modificando le molecole che aderiscono al muco. Il parassita adatta quindi la sua superficie alla struttura alterata del muco e, in breve tempo, ne esce nuovamente vincitore. Questo processo di co-evoluzione fa sì che nella pulce d’acqua rimangano sempre diverse varianti genetiche per le molecole di superficie e che nessuna possa prevalere.
Guardare ancora più a fondo nel passato
Finora i ricercatori sono riusciti a far risalire questa coevoluzione tra pulce d’acqua e parassita a prima dell’ultima era glaciale, circa 100.000 anni fa. Ora abbiamo fatto un altro passo da gigante e siamo riusciti a dimostrare che il processo risale ad almeno 15 milioni, forse addirittura a 70 milioni di anni fa", afferma Dieter Ebert. Ciò che è particolarmente sorprendente è che il processo si è svolto senza interruzioni, anche se le condizioni di vita sulla Terra sono cambiate drasticamente più volte durante questo periodo. Non si tratta di una differenza di temperatura di uno o due gradi, ma di fluttuazioni di oltre dieci gradi e di diverse ere glaciali". Il processo potrebbe persino essere sopravvissuto all’impatto di un meteorite che è stato accusato dell’estinzione dei dinosauri.Il team di ricerca ha utilizzato tre diverse specie di pulci d’acqua raccolte sul campo in Europa e in Asia. L’analisi delle relazioni ha dimostrato che la scissione di queste specie è avvenuta almeno 15 milioni di anni fa. Tuttavia, erano tutte sensibili allo stesso batterio parassita.
I ricercatori hanno quindi individuato diverse sezioni del genoma della pulce d’acqua che codificano per componenti del sistema immunitario e che presentano un elevato grado di variabilità. Questa diversità consente alle pulci d’acqua di negare ripetutamente l’accesso al parassita. Sorprendentemente, queste regioni variabili erano situate nelle stesse parti del genoma in tutte le specie di pulci d’acqua. Ciò dimostra che la co-evoluzione tra le pulci d’acqua e il parassita è avvenuta prima che le specie ospiti si dividessero, cioè almeno 15 milioni di anni fa. Significa anche che questo processo non è stato interrotto, perché se fosse stato interrotto, le varianti genetiche sarebbero andate perse in un tempo relativamente breve.
Più suscettibili alle infezioni senza variabilità
L’idea è che l’evoluzione inventa sempre qualcosa di nuovo. In questo caso siamo stati in grado di dimostrare che le stesse variazioni di geni sono state utilizzate ripetutamente per enormi periodi di tempo", spiega Ebert. Le variazioni genetiche garantiscono anche la flessibilità del sistema immunitario umano, ad esempio nel cosiddetto complesso di istocompatibilità, che riconosce e combatte le strutture estranee. Tuttavia, non è ancora stato possibile risalire a questi processi. Inoltre, a differenza della pulce d’acqua, sembrano essere coinvolti diversi agenti patogeni. La diversità genetica offre una protezione contro le malattie infettive, comprese quelle emergenti. Ecco perché è così importante capire come questa variabilità si mantiene per lunghi periodi di tempo", afferma il biologo evoluzionista.Pubblicazione originale
Luca Cornetti, Peter D. Fields, Louis Du Pasquier e Dieter Ebert La selezione equilibratrice a lungo termine per la resistenza ai patogeni mantiene i polimorfismi trans-specie in un crostaceo planctonico.
Nature Communications (2024), doi: 10.1038/s41467’024 -49726-8
