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Epigenetics of Canine Domestication from the Upper Paleolithic onwards

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Che cosa ci può raccontare un cucciolo risalente a 14 000 anni fa sull’impatto della domesticazione e dello stress ambientale sul DNA?

Non esistono prove, in particolare nelle piante, che i cambiamenti epigenetici creati nei singoli organismi a causa di stress ambientali, possano essere trasmessi per varie generazioni e diventare fissi. Gli ambienti difficili attorno a questi antichi cani, combinati con la riproduzione selettiva, potrebbero mostrare tracce di questa evoluzione mediata in maniera epigenetica? Un progetto vuole rispondere a questa domanda.

Ricerca di base

Gli schemi di metilazione del DNA, (che determinano se un gene è «acceso» o «spento») sono il cambiamento epigenetico che più spesso si osserva come conseguenza dello stress ambientale. Questo si osserva in modo chiaro nelle piante, ma c’è un crescente insieme di prove a supporto dell’ipotesi che possa accadere anche negli animali. Per scoprire se sia veramente così, e per analizzare il rapporto tra cambiamento indotto dallo stress e schemi di metilazione del DNA che potrebbero essere stati causati durante l’iniziale domesticazione, EpiCDomestic ha esaminato frammenti ossei. Una raccolta di tali resti provenienti da ambienti differenti (Siberia, Groenlandia e Danimarca) che abbraccia un ampio arco di tempo, dal Paleolitico superiore (circa 30 000 anni fa) fino al secondo millennio d.C. ha offerto al progetto EpiCDomestic l’opportunità di identificare la variazione molecolare dove la domesticazione ha preso differenti traiettorie regionali. «Dobbiamo lavorare con quello che abbiamo», afferma il ricercatore principale, dott. Oliver Smith, che ha condotto la ricerca con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie. «Nella maggior parte dei casi, si è trattato di un osso. Stavamo cercando qualcosa che avesse a che fare soprattutto con la morfologia scheletrica, ma questo tipo di lavoro genera sempre risultati inattesi, e stiamo quindi esaminando tutti i geni con funzioni note». Una delle sfide che hanno dovuto affrontare era il fatto che gli schemi del cambiamento epigenetico variano tra gli individui, tra differenti tessuti in un individuo, e persino tra differenti cellule. Questo rende difficile creare un quadro coerente. Per mantenere le cose quanto più possibile semplici, il team ha deciso di iniziare usando lo stesso tipo di tessuto tra i campioni. «La stragrande maggioranza dei tessuti archeologici sono ossei, quindi abbiamo pensato di poter cercare dei geni associati allo sviluppo morfologico rilevanti per le finalità dell’allevamento selettivo, almeno per iniziare. Un’eccezione a tutto questo è stato un cucciolo congelato risalente a 14 000 anni fa, messo al mondo da un cane addomesticato proveniente da Tumat, un villaggio in Siberia». I resti erano talmente ben conservati da fornire al dott. Smith l’occasione di approcciare la domanda iniziale da un’altra angolazione. «Visto che si è presentata una simile opportunità, abbiamo provato a vedere se l’epigenoma di tessuti differenti poteva corrispondere ai loro rispettivi trascrittomi, vale a dire, se lo stato “acceso o spento” dei geni corrispondeva al livello espresso di quei geni che abbiamo visto nell’RNA (trascrittoma), per ognuno di quei tessuti». Siamo ancora agli inizi, ma l’analisi iniziale dei ricercatori li porta a ritenere che, persino dopo tutto questo tempo, sia ancora possibile tirare fuori questi segnali complementari. «Queste sono analisi ancora molto iniziali e ci troviamo in territori inesplorati, e non possiamo quindi ancora fare grandi dichiarazioni!» aggiunge il dott. Smith. Questo lavoro è innovativo e risulta possibile grazie alla nostra migliore comprensione del DNA antico, in particolare del modo in cui esso gradualmente si danneggia e si deteriora. I ricercatori hanno realizzato solo recentemente di poter utilizzare gli schemi danneggiati come una guida per la metilazione del DNA. Alcuni lo avevano fatto prima, sugli umani (Homo neanderthalensis e Homo di Denisova), e il dott. Smith aveva in precedenza lavorato sull’orzo. «Ma il lavoro era stato fatto principalmente come una prova di principio e non pensando una specifica domanda riguardante l’evoluzione», spiega. Adesso la ricerca in questo campo sta prendendo slancio, e ciò significa che l’analisi di tali schemi di danno potrebbe far luce su aspetti interessanti della metilazione del DNA. Il dott. Smith è interessato in particolare all’aspetto relativo all’RNA antico: «RNA risalente a 14 000 anni fa proveniente da tessuto animale, che è abbastanza ben conservato da mostrare profili specifici del tessuto significativi dal punto di vista biologico, è una pietra miliare metodologica. Quando consideriamo il numero enorme di virus RNA, per esempio HIV, rabbia e morbillo, abbiamo potenzialmente una fonte nuova ed emozionante di informazioni biomolecolari riguardanti il passato».

Parole chiave

EpiCDomestic, epigenetica, cambiamento indotto dallo stress, schemi di metilazione del DNA, informazioni biomolecolari, Paleolitico superiore, RNA antico

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