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Comparative genomics of sugar-eating bats: Implications for the genetics of glucose metabolism and diabetes

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Il genoma del pipistrello mangia-zuccheri potrebbe contenere indizi sulla cura del diabete

Altri animali ad alimentazione zuccherina hanno sviluppato adattamenti che li aiutano a gestire i livelli di glucosio. Un progetto sostenuto dall’UE ha esaminato se i loro geni potessero contenere segreti per il trattamento del diabete.

Salute

Il diabete è una grave minaccia per la salute umana e la sua prevalenza è aumentata negli ultimi anni sia nell’uomo che negli animali. La cattiva alimentazione e l’obesità sono fattori contribuenti, ma la genetica svolge un ruolo chiave e potrebbe rappresentare una via importante per il trattamento. La maggior parte delle nostre attuali conoscenze sui meccanismi genetici alla base del metabolismo dello zucchero proviene tuttavia da studi di laboratorio sull’uomo e sui topi. I ricercatori del progetto CHIROGLU hanno cercato indizi nei genomi di altri animali che hanno sviluppato adattamenti per prosperare con diete ricche di zuccheri, con l’obiettivo di colmare le nostre lacune di conoscenza sugli adattamenti molecolari che queste creature possiedono. Uno di questi gruppi è quello dei pipistrelli della frutta del Vecchio Mondo, della famiglia Pteropodidae. Questi mammiferi sono unici in quanto si sono evoluti in modo indipendente nutrendosi di nettare ripetutamente. CHIROGLU ha mirato a identificare geni specifici che forniscono adattamenti, considerando i circa 1 500 geni implicati nel metabolismo del glucosio e dei carboidrati in tutti i lignaggi di questi pipistrelli che si nutrivano di nettare. «Il primo obiettivo chiave del progetto era quello di determinare il numero esatto di origini indipendenti di fruttarismo all’interno della famiglia dei pipistrelli della frutta del Vecchio Mondo», afferma Nicolas Nesi dalla Queen Mary University of London e ricercatore capo di CHIROGLU. Ad oggi un dato poco conosciuto, in parte a causa della rarità di molte delle specie di pipistrelli. Alcuni di essi vivono solo in regioni tropicali remote, rendendo difficile l’accesso.

Alla ricerca dei geni

Per superare le sfide logistiche, Nesi è riuscito a raccogliere campioni dalle collezioni museali di tutto il mondo. In totale, il suo team si è assicurato 135 delle circa 200 specie conosciute, avendo così la possibilità di accedere a tutti i generi che si nutrono di nettare di queste famiglie di pipistrelli. «Le raccolte museali, spesso comprendenti esemplari raccolti all’inizio del XX secolo, possono ancora essere utilizzate per studi genomici moderni», afferma Nesi, che ha ricevuto il supporto del programma europeo Marie Skłodowska-Curie. Ciò evita la necessità di raccogliere nuovi campioni da specie minacciate in natura. Una volta raccolti i campioni, il team ha utilizzato metodi di analisi all’avanguardia per capire le relazioni evolutive all’interno della famiglia e fare luce sulle origini del comportamento alimentare a base di nettare. Nesi ha cercato specifici geni codificanti per le proteine coinvolti nel metabolismo del glucosio che sono stati selezionati positivamente nelle specie che si nutrono di nettare. «Questi geni sono stati selezionati per produrre una diversa proteina nei pipistrelli che si nutrono di nettare, in teoria potenzialmente più efficiente, rispetto alle specie di pipistrelli frugivori e ad altri mammiferi, compreso l’uomo», afferma Nesi.

Un’immagine più completa

Storicamente, le specie che si nutrono di nettare sono state tutte raggruppate in base a caratteristiche morfologiche simili, quali le piccole dimensioni corporee, un rostro lungo e stretto e una lingua con papille specializzate. Ma i dati genetici hanno dimostrato al team che questa particolare morfologia e dieta si sono evolute in modo indipendente, più volte, al di fuori di questi gruppi stabiliti. «Ora abbiamo un’immagine completa della storia evolutiva della famiglia dei pipistrelli della frutta del Vecchio Mondo», afferma Nesi. In futuro, il team vorrebbe testare più geni alla ricerca di nuovi risultati. «Un approccio complementare sarà quello di utilizzare dati trascrittomici (RNA) per avere accesso a tutti i geni codificanti per le proteine, compresi quelli espressi in diversi organi quali il pancreas e l’intestino», afferma Nesi. Questi primi risultati del progetto CHIROGLU verranno utilizzati in futuro in progetti più grandi, che includeranno altri gruppi di pipistrelli nettarivori, nonché altri vertebrati che si nutrono di nettare, quali i colibrì e l’opossum del miele. Altre tecniche aggiuntive, quali lo strumento di modifica genetica CRISPR/Cas9, saranno utilizzate per testare l’efficienza metabolica dei geni nella regolazione del glucosio.

Parole chiave

CHIROGLU, pipistrelli, nettare, diabete, genoma, geni, adattamento, gestione

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