Giugno 28, 2022

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In alcuni vermi, l’effetto dello stress viene trasmesso alla prole

Quando si tratta di riproduzione, c’è una sorprendente diversità di strategie e comportamenti che migliorano le possibilità di trasmettere il patrimonio genetico di un individuo. Alcuni tipi sono eleganti non fa eccezione. Gli individui di questa specie sono per lo più ermafroditi: producono spermatozoi e uova e poi si autofecondano. Ma circa un individuo su 200 è un maschio, spesso riconoscibile per un corpo più piccolo. Con l’avanzare dell’età, gli ermafroditi perdono la capacità di auto-replicarsi a causa dell’esaurimento del loro sperma. Possono quindi riprodursi sessualmente secernendo un feromone sessuale fluttuante che attrae i maschi. In condizioni stressanti, come un ambiente caldo, sappiamo che i vermi possono anche rilasciare prematuramente un feromone che agisce come attrazione sessuale. Pertanto, garantiscono una prole longeva anche in ambienti non ideali. Questo comportamento riproduttivo sessuale precoce si trova su più generazioni anche se la prole non è stressata. Come viene trasmessa questa risposta allo stress ambientale? Il team di Oded Rechavi, del Dipartimento di Neuroscienze dell’Università di Tel Aviv, in Israele, ha dimostrato che il meccanismo sottostante era di natura genetica, cioè influenza l’espressione genica senza modificare la sequenza del DNA.

nematodi Alcuni tipi sono eleganti Dopo l’accoppiamento con un maschio. Il colore rosso dello sperma è la prova della fecondazione.

© Itay Tucker

Per molti anni, i ricercatori hanno cercato di scoprire se i genitori possono trasmettere la risposta del loro corpo alle influenze ambientali, come lo stress, alla loro prole. Oded Rechavi e colleghi hanno studiato la trasmissione precoce dell’attrazione sessuale Jim i due uomini. Hanno iniziato simulando le condizioni stressanti dei vermi, aumentando la temperatura del laboratorio a 25°C, il che ha reso i nematodi prematuramente attraenti per i maschi secernendo feromoni sessuali. Anche i loro nipoti, a 20 °C, hanno secreto feromoni in età adulta più giovane rispetto agli ermafroditi che sono rimasti a 20 °C per 3 generazioni. Ma ci vogliono dalle 10 alle 15 generazioni in condizioni di temperatura stressante perché il feromone sessuale venga espresso in tenera età e perché la sua espressione passi presto quando torna a condizioni di temperatura non stressanti. In che modo i vermi regolano il mantenimento di questo carattere?

I ricercatori hanno trovato risposte nel nucleo delle cellule germinali, le uniche cellule in grado di trasmettere materiale genetico tra le generazioni. Studi precedenti hanno dimostrato che piccole molecole di RNA interferenti dalla linea germinale vengono trasmesse alla prole, soprattutto grazie alla proteina Argonaute HRDE-1. Tuttavia, questo piccolo RNA, che viene prodotto in risposta a determinate condizioni ambientali, può influenzare l’espressione di alcuni geni: oltre all’Argonaute HRDE-1, si lega in modo specifico a una catena di mRNA, inibendo così l’espressione dei geni per scissione. di questo RNA nel citoplasma. Il piccolo complesso Argonaute HRDE-1/RNA può anche funzionare nel nucleo e modulare direttamente l’espressione del DNA.

Per vedere se l’RNA interferente fosse coinvolto nell’espressione dell’attrazione sessuale precoce, il team di Oded Rechavi ne ha impedito la trasmissione alla prole disattivando la proteina Argonaute HRDE-1 nella linea parentale stressata. Gli scienziati hanno quindi osservato che l’insieme di piccoli RNA interferenti era esaurito nella prole non stressata e che il carattere sessuale non era più visibile.

Pertanto, le generazioni non stressate ereditano la capacità di diventare attraenti presto attraverso la trasmissione di RNA a filamento paterno in risposta allo stress da calore (indipendentemente dalle modifiche del DNA). Ulteriori analisi hanno mostrato che in presenza di RNA, lo sperma si deteriorerebbe leggermente. Questa situazione servirà come segnale di innesco per il rilascio anticipato di feromoni sessuali.

Questo studio presenta il meccanismo come una possibile manifestazione aggiuntiva dell’evoluzione indotta da stress, simile ad altri meccanismi come mutazioni, traslocazioni o duplicazioni di elementi del genoma (elementi trasponibili).

In alcuni vermi, l'effetto dello stress viene trasmesso alla prole

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