Epigenetica o perche’ i gemelli identici si differenziano durante la crescita

Epigenetica

Introduzione:   I gemelli monozigoti hanno lo stesso corredo di geni : sono percio’ l’uno il clone perfetto dell’altro. Eppure man mano che crescono sviluppano dei tratti differenti. Come mai? E ancora : come fa il corpo a seguire i ritmi del giorno e della notte? Possiamo adattarci a condizioni eccezionali e trasmettere ai nostri figli e nipoti le mutazioni sopravvenute? Come fanno le cellule a specializzarsi durante la crescita dell’embrione pur avendo tutte lo stesso corredo genetico? A tutte queste domande risponde l’Epigenetica che una serie di video e materiali interattivi vi permettera’ di esplorare.

Cose da fare: L’immagine sopra e’ legata a una pagina di indice da cui potete far partire 3 video, 2 applicazioni interattive e alcune pagine di approfondimento (in inglese). Particolarmente interessanti sono i due video introduttivi (THE EPIGENOME AT A GLANCE e INSIGHTS FROM IDENTICAL TWINS) e le due applicazioni . Qui e’ possibile vedere un modello del gene e il posizionamento degli interruttori genetici che permettono di attivarlo e disattivarlo. Nella prima applicazione  interattiva (GENE CONTROL) provate  voi stessi ad azionare questi interruttori rilevandone l’effetto. Nella seconda applicazione (LICK YOUR RATS) potete vedere come l’ambiente puo’ modificare il nostro carattere attraverso l’epigenoma.

Cosa succede:Le condizioni ambientali producono mutazioni dei geni diverse dalle mutazioni molto piu’ lente prodotte dall’evoluzione. Queste mutazioni dette epigenetiche non modificano il genoma e percio’ spiegano molte delle differenze tra gemelli monozigoti che hanno lo stesso genoma. Queste mutazioni possone essere cicliche come quelle che ci permettono di adattarci ai ritmi del giorno o delle stagioni. Oppure possono essere anche permanenti. In tal caso durano tutta la vita e possono anche essere trasmessi a figli e nipoti. L’insieme di queste mutazioni forma l’epigenoma dell’individuo.

L’epigenoma e’ ancora piu’ complesso del genoma in quanto puo’ variare da cellula a cellula. Anzi e’ proprio manipolando l’epigenoma con segnali chimici che avviene la crescita iniziale dell’embrione , la specializzazione delle cellule e la formazione dei vari organi.

Le mutazioni epigenetiche avvengono cambiando da su a giu’ o viceversa gli “interruttori” genetici presenti in ogni gene che permettono di attivarlo o disattivarlo. Ad esempio, quando si passa dalla veglia al sonno il cervello attraverso sostanze chimiche attiva o disattiva centinaia di geni inibendo o disibinendo la produzioni di particolari sostanze. Questo meccanismo funziona di solito cosi’ bene che nemmeno ce ne accorgiamo. Quando invece o per l’insonnia o per il jet lag il meccanismo si inceppa allora ci rendiamo conto dei problemi che la mancata attivazione di questi interruttori provoca. Basta un esame del sangue per scoprire una differente composizione tra chi e’ soggetto a insonnia cronica e chi invece dorme normalmente.

Queste mutazioni epigenetiche dipendono anche dal cibo ( basta pensare all’ape regina che si differenzia solo perche’ e’ nutrita in modo speciale)  ma anche da condizioni ambientali eccezionali come guerre e carestie. In questo caso, nelle donne incinte, vengono interessate anche due altre generazioni: il feto e i nipoti (attraverso le cellule riproduttive gia’ presenti nel feto). Questo lo si e’ scoperto studiando donne che avevano patito la fame durante l’ultima guerra mondiale.I figli e nipoti di queste donne sono piu’ bassi del normale e piu’ predisposti al diabete e alla psicosi. E’ possibile anche che una mutazione epigenetica possa andare oltre la terza generazione. In particolare dopo la fecondazione, quando le cellule cominciano dividersi e moltiplicarsi, lo stato degli interruttori viene azzerato ma non completamente. Dopodiche’ una serie di segnali chimici riattiva gli interruttori formando cosi’ i diversi tipi di cellule e orchestrando la crescita dell’embrione. Le mutazioni epigenetiche hanno anche grande importanza per la genesi del cancro e possono spiegare perche’ uno dei due gemelli puo’ ammalarsi  e l’altro no.

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Altri applet di scienze biologiche

Il materiale ha come indirizzo http://learn.genetics.utah.edu/content/epigenetics/

Titolo in inglese “Epigenetics”

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