Secondo un nuovo studio condotto dall'University College London, alcuni vermi sono geneticamente predisposti a morire prima di raggiungere la vecchiaia, il che sembra giovare alla colonia riducendo la domanda di cibo.
Lo studio di modellizzazione, pubblicato su Aging Cell , fornisce la prima prova di morte programmata e adattativa in un animale che si è evoluto grazie ai benefici per la comunità.
L'autore principale, il professor David Gems (UCL Institute of Healthy Ageing), ha affermato:"Secondo la teoria dell'evoluzione, la morte altruistica per lasciare più cibo ai tuoi parenti normalmente non può evolversi. Questo perché altri individui che vivono più a lungo consumerebbero le risorse lasciate da compagni altruisti e le supererebbero, in quella che viene definita una tragedia dei beni comuni.
"Ma è stato recentemente scoperto che il selvaggio C. eleganti i nematodi vivono in colonie di vermi identici, il che impedirebbe a vermi longevi con geni diversi di prendere il sopravvento".
I ricercatori spiegano che i teorici dell'evoluzione originariamente credevano che l'invecchiamento si fosse evoluto per ridurre la popolazione al fine di aumentare la disponibilità di cibo per i giovani, ma da allora gli scienziati hanno dimostrato che questo non può essere vero per la maggior parte delle specie animali poiché i non altruisti di lunga durata sarebbero solitamente favoriti da selezione naturale.
Tuttavia, alcuni organismi possiedono quelli che sembrano essere programmi di autodistruzione, che impediscono loro di vivere oltre una certa età. Ad esempio, nel minuscolo nematode C. eleganti , le mutazioni di determinati geni possono aumentare enormemente la loro durata della vita, presumibilmente interrompendo il programma di accorciamento della vita.
Nel presente studio, i ricercatori dell'UCL hanno studiato le specifiche del C. eleganti ciclo di vita per capire perché la morte programmata può funzionare per loro, ideando modelli computerizzati di un C. eleganti colonia che cresce con un approvvigionamento alimentare limitato. Hanno testato se una vita più breve aumenterebbe la capacità riproduttiva delle colonie, generando l'equivalente dei semi delle colonie (una forma di dispersione del verme chiamata dauer).
Hanno scoperto che la durata della vita più breve, così come la durata riproduttiva più breve e il tasso di alimentazione degli adulti ridotto, aumentavano il successo riproduttivo della colonia.
Il primo autore, il dottor Evgeniy Galimov (UCL Institute of Healthy Ageing), ha dichiarato:"È noto da anni che la morte cellulare programmata avvantaggia gli organismi viventi, ma ora ci stiamo rendendo conto che esiste anche la morte organica programmata, che può avvantaggiare le colonie animali".
I risultati hanno importanti implicazioni per gli studi sulla biologia dell'invecchiamento, molti dei quali sono condotti utilizzando C. eleganti . Altri animali hanno geni simili ai geni dei vermi che riducono la durata della vita che promuovono la malattia in tarda età, quindi una maggiore comprensione della funzione dei geni potrebbe contribuire alla ricerca medica.
Ma i ricercatori avvertono che le loro ultime scoperte sono specifiche per i vermi i cui cicli di vita sono adatti a un tale meccanismo adattivo.
Il professor Gems ha affermato:"I nostri risultati sono coerenti con la vecchia teoria secondo cui l'invecchiamento è benefico in un certo senso, poiché mostrano come aumentare la disponibilità di cibo per i tuoi parenti morendo presto può essere una strategia vincente, che chiamiamo sacrificio del consumatore. Ma la morte adattiva può evolvere solo in determinate condizioni speciali in cui popolazioni di individui strettamente imparentati non si mescolano con non parenti. Quindi non si prevede che questo si applichi agli esseri umani, ma sembra che accada molto nei microrganismi coloniali".
Il dottor Galimov ha continuato:“Sembra possibile che la morte adattiva possa verificarsi in alcuni tipi di salmone, che depongono le uova e muoiono in gran numero nella parte superiore dei fiumi. È stato dimostrato che il salmone morto in decomposizione nutre gli avannotti di salmone. Chiamiamo questa forma di sacrificio di biomassa di morte adattiva."
Il lavoro illustra come ridurre l'idoneità evolutiva degli individui può aumentare l'idoneità delle comunità negli organismi che vivono nelle colonie.
Gli autori affermano che la fase successiva del loro lavoro è lo studio del reale C. eleganti colonie per testare i comportamenti previsti dal modello e quindi utilizzare tale conoscenza per costruire modelli più realistici per comprendere la morte adattiva.
Riferimento:"Una vita più breve e una fecondità ridotta possono aumentare la forma fisica della colonia in Caenorhabditis elegans virtuale ” di Evgeniy R. Galimov e David Gems, 17 aprile 2020, Aging Cell .
DOI:10.1111/acel.13141
Questo lavoro è stato finanziato da Wellcome, con il supporto di BBSRC.
