Animale, vegetale o immateriale?

Rane, moscerini e vermi tondi iniziano la vita con un piano. Si pensava che i mammiferi giocassero secondo regole diverse. Ora la ricerca suggerisce che, in effetti, le cellule dei mammiferi possono iniziare con lo stesso senso di direzione di quelle di altri animali, ma possono scegliere di ignorarlo.

Per molti animali, il modello per il loro futuro piano corporeo emerge in un embrione che non è altro che un ammasso di cellule; in alcuni può anche essere individuato nell’uovo. Le metà chiare e scure dell’uovo di una rana di Xenopus, per esempio, corrispondono approssimativamente a quelle che diventeranno le estremità anteriore e posteriore della rana.

Alcune cellule di rana vicine a un’estremità, il “polo animale”, dell’embrione diventano parti particolari del futuro organismo. Le cellule vicine all’estremità opposta, il polo “vegetale”, diventano altre parti, o crescono in strutture completamente separate per nutrire l’embrione. L’embrione in crescita è organizzato intorno a un asse tra questi due poli. Spostate le cellule di una rana embrionale, e anche la futura rana sarà strapazzata.

I mammiferi con la placenta, come i topi e gli esseri umani, hanno embrioni che non prendono alcun impegno organizzativo particolare all’inizio. Questo è stato pensato per significare che l’ammasso di cellule del primo embrione non aveva neanche un piano particolare.

I mammiferi hanno la stessa struttura che segna il polo animale nelle rane. Ma questo “corpo polare” sembra esercitare poco controllo sul destino delle cellule dei mammiferi. Le cellule possono essere spostate, rimosse o anche scambiate con altre e il topo risultante è sano come il suo fratello intatto.

Ora la ricerca suggerisce che, nonostante questa flessibilità, le cellule dell’embrione dei mammiferi possono essere molto più simili a quelle di altri animali: organizzate lungo un asse che può essere tracciato per tutta la strada dall’uovo all’impianto nell’utero.

Magdalena Zernicka-Goetz dell’Università di Cambridge, Regno Unito, e i suoi colleghi hanno usato proteine fluorescenti per tracciare lo sviluppo delle cellule negli embrioni di topo da poche cellule a quando una palla cava di 32 cellule si impianta nell’utero. Hanno scoperto che le cellule vicine al polo animale sono rimaste nella stessa posizione relativa dal primo cluster di otto cellule allo stadio di palla di cellule, la “blastocisti”.”

Per verificare se le cellule hanno mantenuto un modello organizzativo durante lo sviluppo, il team ha fatto embrioni combinati composti interamente da cellule del polo animale o vegetale. Ma gli embrioni risultanti crescevano ancora in topi normali e sani.

Roger Pederson, che ha collaborato agli esperimenti precedenti a questo, dice che i dati affrontano i ricercatori con un paradosso e “impongono un riesame della plasticità del primo embrione, perché tutti gli studi classici (sui mammiferi) sono stati fatti senza considerare la polarità.”

In effetti, il successo dello sviluppo degli embrioni strapazzati sembra contraddire le ipotesi iniziali dei ricercatori di un piano organizzativo del corpo, secondo la biologa dello sviluppo Elizabeth Robertson della Harvard University. Ma ammette che le cellule embrionali dei mammiferi possono avere una sorta di bias iniziale verso una data disposizione successiva.

Zernicka-Goetz propone un meccanismo che può spiegare i risultati confusi del suo team. La polarità potrebbe essere ristabilita dopo la sua distruzione se è causata da un gradiente di polarità attraverso l’uovo, suggerisce. In alternativa, la polarità potrebbe provenire da un segnale dall’ambiente dell’embrione.

Qualunque sia il meccanismo, per Pedersen i risultati suggeriscono “che i mammiferi non sono così diversi dopo tutto. È come se il mammifero fosse stato riportato all’ovile”.

• 1. Ciemerych,M. A., Mesnard, D. & Zernicka-Goetz, M. I poli animali e vegetali dell’uovo di topo predicono la polarità dell’asse embrionale, ma non sono essenziali per lo sviluppo. Sviluppo 127, 3467 – 3474 2000. | PubMed | ISI | ChemPort |
  2. Beddington,S. P. & Robertson, E. J. Sviluppo dell’asse e asimmetria precoce nei mammiferi. Cell 96, 195 – 209 1999. | Articolo | PubMed | ISI |
  3. Weber,R. J., Pedersen, R. A. Wianny, F., Evans, M. J. & Zernicka-Goetz, M. Polarità dell’embrione di topo è anticipato prima dell’impianto. Sviluppo 126, 5591 – 5598 1999. | PubMed | ISI | ChemPort |