Immagine: l’adattamento al sale interferisce la funzione circadiana nello zooplancton Daphnia. Credit: Rensselaer.
Le tossine ambientali possono interrompere i ritmi circadiani, l’orologio biologico il cui disturbo è legato all’infiammazione cronica e ad una serie di disturbi umani?
Le ricerche che mostrano un legame tra disgregazione circadiana e plancton che si sono adattati all’inquinamento, pone la questione esattamente sul tavolo.
“Questa ricerca dimostra che l’esposizione alle tossine ambientali può deprimere la funzione del nostro orologio circadiano, la cui disfunzione è legata ad un aumento dei tassi di cancro, diabete, obesità, malattie cardiache e depressione“, ha dichiarato Jennifer Hurley , Prof. di scienze biologiche, membro del Centro per la Biotecnologia e gli Studi Interdisciplinari (CBIS) presso l’Istituto Politecnico di Rensselaer e autore principale dello studio.
La ricerca si basa su recenti risultati del Jefferson Project at Lake George che dimostrano che una specie comune di zooplancton, la Daphnia pulex, può evolvere la sua tolleranza a moderati livelli di sale in soli due mesi e mezzo. Quella ricerca ha prodotto cinque popolazioni di Daphnia adattate alle concentrazioni di sale che vanno dalla concentrazione attuale di 15 milligrammi al litro di cloruro nel Lago George, a concentrazioni di 1.000 milligrammi al litro che si trovano nei laghi altamente contaminati in Nord America.
” Il plancton, consumatori chiave di alghe e fonte di cibo per molti pesci, riesce a mettere in atto un compromesso monumentale per tollerare un aumento del sale”, ha dichiarato Rick Relyea, Direttore del Progetto Jefferson e membro del CBIS e coautore dello studio. “Il ritmo circadiano guida questi animali attraverso una migrazione quotidiana alle acque profonde durante il giorno per nascondersi da predatori e acque poco profonde di notte per nutrirsi. Il disordine di quel ritmo potrebbe influenzare l’intero ecosistema del lago“.
Hurley sostiene che l’adattamento al sale colpisce probabilmente la Daphnia a livello epigenetico, un cambiamento ereditabile dal gene piuttosto che dal codice genetico. La ricerca ha un’ampia applicabilità in settori diversi della salute umana e rappresenta una ricerca avanzata e interdisciplinare derivante dalla collaborazione tra CBIS e Jefferson Project.
( Vedi anche: La dieta può controllare l’orologio circadiano e rallentare l’invecchiamento).
Per esplorare se il sale influenza il ritmo circadiano della Daphnia, i ricercatori hanno prima stabilito che il plancton è governato da un nucleo di geni di controllo dell’orologio circadiano che anticipano il ciclo giorno / notte. I geni di controllo dell’orologio promuovono e sopprimono la trascrizione genica, creando oscillazioni quotidiane nei livelli degli enzimi e degli ormoni per influenzare la funzione, la divisione e la crescita delle cellule, così come i parametri fisiologici come la temperatura corporea e le risposte immunitarie. Il genoma della Daphnia include il gene PERIOD (PER), un insieme di geni quasi identici a quelli fondamentali per il moscerino della mosca di frutta ( Drosophila melanogaster ).
Kayla Coldsnow, uno dottorando del Rensselaer e primo autore dello studio, ha seguito l’espressione dell’MRNA del gene PER nella Daphnia esposta a bassi livelli di sale e condizioni costanti di oscurità. Nonostante queste costanti condizioni ambientali, i livelli di mRNA della Daphnia e PER oscillano con un ritmo di 24 ore, un’indicazione chiara di un orologio circadiano funzionale. Questi risultati, in combinazione con la ricerca esistente, dimostrano che PER “i gene dell’ orologio circadiano”,sono attivi nella Daphnia.
Per verificare se l’adattamento agli ambienti ad alta concentrazione di sale influenza questo orologio circadiano funzionale, Coldsnow ha quindi eseguito un esperimento simile con le cinque popolazioni di Daphnia prodotte durante la sua precedente ricerca. I suoi dati hanno mostrato che i ritmi mRNA di PER si sono deteriorati con l’adattamento alle crescenti concentrazioni di sale.
“Quello che vediamo è una risposta graduata e misurata in questo organismo: più alto è il livello di sale a cui la Daphnia si è adattata, tanto più si sopprime l’espressione del suo orologio circadiano”, ha affermato Hurley. “La popolazione adattata a bassi livelli di sale a tenore naturale, mostra una bella e buona oscillazione nell’espressione di mRNA di PER, ma la popolazione adattata ad alti livelli di sale ha perso completamente la capacità di oscillare dell’espressione di mRNA”.
Secondo Hurley i risultati di questa ricerca aprono una nuova porta alla ricerca circadiana.
“Le implicazioni sono sostanziali”, ha spiegato Hurley. “Hai esposto Daphnia a una tossina ambientale e il suo orologio è stato soppresso, probabilmente attraverso meccanismi epigenetici: l’orologio e la biologia della Daphnia sono molto simili all’orologio e alla biologia umana quindi si potranno osservare i cambiamenti epigenetici anche nel cervello umano a causa dell’esposizione alle tossine ambientali?”.
Fonte: RPI news
