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Un gene egoista guida la cooperazione sociale nei lieviti

Ricercatori finanziati dall'UE hanno identificato un singolo gene che guida il comportamento sociale nei lieviti. Le cellule del lievito che hanno il gene FLO1 si attaccano letteralmente l'una all'altra per proteggersi da minacce come gli antibiotici o l'alcool. Le cellule di ...

Ricercatori finanziati dall'UE hanno identificato un singolo gene che guida il comportamento sociale nei lieviti. Le cellule del lievito che hanno il gene FLO1 si attaccano letteralmente l'una all'altra per proteggersi da minacce come gli antibiotici o l'alcool. Le cellule di lievito che invece non hanno il gene FLO1 vengono escluse dal gruppo. Oltre a gettare nuova luce sull'evoluzione del comportamento sociale e sui meccanismi dei geni egoisti, i risultati potrebbero rivelarsi utili per la fabbricazione della birra e negli ospedali, dove molti tipi di lieviti (causa di malattie) si raggruppano, rendendo il loro trattamento estremamente difficile. Il lavoro, pubblicato sulla rivista Cell, è stato in parte sostenuto attraverso il progetto finanziato dall'UE FUNGWALL ("La membrana cellulare fungina come bersaglio delle terapie antifungine"), finanziato attraverso l'area tematica "Biologia, genomica e biotecnologia per la salute" del Sesto programma quadro (6° PQ). La capacità del lievito (Saccharomyces cerevisiae) di formare gruppi è ben conosciuta dai fabbricanti di birra, che sfruttano tale capacità per eliminare il lievito dalla birra una volta completata la fermentazione. Questo tratto è stato però ampiamente ignorato dagli scienziati, e molte delle varietà di lievito usate in laboratorio sono state private di tale tendenza a raggrupparsi. In questo recente studio, scienziati provenienti da Belgio, Francia e Stati Uniti spiegano come un singolo gene, il FLO1, sia responsabile del comportamento del lievito che lo spinge a raggrupparsi. Il FLO1 produce una proteina adesiva sulla superficie delle cellule che fa in modo che le singole cellule di lievito si attacchino l'una all'altra formando grandi gruppi (chiamati anche "fiocchi") che contengono migliaia di cellule. Le cellule all'interno del gruppo sono protette da stress, antibiotici e altri pericoli dalle cellule all'esterno, che si sacrificano per il bene comune. Ci si aspetterebbe che un sistema simile favorisca gli "imbroglioni", cellule che non investono nella produzione della proteina adesiva ma beneficiano della natura protettiva del raggruppamento. Tali cellule imbroglione in teoria se la caverebbero meglio delle non-imbroglione e in definitiva arriverebbero a dominare la popolazione. In realtà ciò accade raramente. La cooperazione spesso apporta vantaggi sia a chi offre, che a chi riceve aiuto. Gli individui potrebbero essere spinti ad aiutare i propri parenti perché ciò contribuirà ad assicurare che i loro geni (di cui anche i parenti sono portatori) siano passati alla prossima generazione. Nel caso del lievito però il FLO1 aggira il problema degli imbroglioni in un altro modo. "Le cellule che manifestano il FLO1 non lavorano insieme solo contro gli stress, sono anche in grado di escludere dal fiocco le cellule che non hanno il FLO1, lasciando tali cellule imbroglione senza protezione," ha spiegato Kevin Verstrepen della Harvard University negli Stati Uniti e dell'Istituto di biotecnologia delle Fiandre (VIB) in Belgio. "Un solo gene fa tutto." I ricercatori suggeriscono che il meccanismo in questione potrebbe essere piuttosto semplice: due cellule contenenti proteine FLO1 possono formare dei legami bidirezionali che sono più forti rispetto alle interazioni univoche tra una cellula con la proteina adesiva e una cellula sprovvista di tale proteina. L'effetto del FLO1 è così forte che le cellule di lievito di specie diverse sono in grado di attaccarsi l'una all'altra a condizione che entrambe abbiano il gene FLO1. Questo porta i ricercatori a supporre che il FLO1 possa essere un "green beard gene". Si tratta di geni che portano alla collaborazione ed assicurano che gli individui altruisti siano identificati, in modo da escludere gli imbroglioni ed evitare che assumano il controllo della popolazione. Fino a questo momento, sono stati trovati pochissimi green beard gene. "Il FLO1 sostiene inoltre la "teoria del gene egoista", che mette i geni (e non i genomi) al centro dell'evoluzione," ha commentato Kevin Foster della Harvard University. "Il FLO1 è un gene egoista che promuove la propria proliferazione senza molta influenza da parte del resto dei geni del genoma - sebbene eserciti questo atto "egoista" promuovendo un atto di cooperazione sociale." Questo lavoro potrebbe avere importanti implicazioni pratiche. I ricercatori hanno scoperto che il lievito produce la proteina adesiva FLO1 solo quando la presenza di un'altra sostanza chimica gli dice che ci sono molte altre cellule di lievito in prossimità; i fabbricanti di birra potrebbero sfruttare questa informazione in modo da controllare il comportamento di raggruppamento del loro lievito ed ottimizzare la produzione della birra. In ambiente clinico, le cellule di lievito che provocano malattie spesso si raggruppano in biofilm estremamente difficili da trattare. Nelle persone il cui sistema immunitario è indebolito da cure per il cancro, infezioni da HIV o trapianti di organi, tali infezioni possono essere fatali. "Migliaia di persone muoiono ogni anno non di AIDS o cancro, ma di infezioni da lieviti," ha detto il dott. Verstrepen. "Una volta entrata nel flusso sanguigno, è una malattia mortale." Gli scienziati sperano che il fatto di sapere cosa fa raggruppare i lieviti possa aiutare i medici a combattere tali infezioni.

Paesi

Belgio, Francia, Stati Uniti

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