Modifiche Genetiche Permettono agli Uccelli di Prosperare con Diete Zuccherine, Rivelato Studio

Australia - Agenzia stampa Ekhbary

La Dolce Vita degli Uccelli: Come l'Evoluzione Ha Permesso di Gestire le Diete Ricche di Zuccheri

Gli uccelli che si nutrono di nettare e frutta possiedono notevoli adattamenti genetici che consentono loro di prosperare con diete che sarebbero dannose per gli esseri umani. Uno studio rivoluzionario, pubblicato recentemente sulla rivista Science, ha svelato gli intricati meccanismi molecolari che permettono a specie come il nettarivoro della Nuova Olanda (New Holland honeyeater) e i colibrì di gestire il loro metabolismo e la pressione sanguigna nonostante consumino elevate quantità di zuccheri.

A differenza degli esseri umani, per i quali un elevato apporto di zuccheri porta spesso a sindrome metabolica, obesità e diabete di tipo 2, queste specie di uccelli hanno trovato soluzioni evolutive. "Se [gli umani] mangiano molti zuccheri, allora ci succedono molte cose negative", ha spiegato la Dott.ssa Ekaterina Osipova, genomista presso l'Università di Harvard e una delle principali autrici dello studio. "Allo stesso tempo, ci sono uccelli che risolvono naturalmente questo problema. Si nutrono di molti zuccheri, ma non succede loro nulla di male.".

Lo studio ha approfondito la composizione genetica di varie specie di uccelli, confrontando quelli con diete ricche di zuccheri con altri che consumano principalmente semi, insetti o carne. I ricercatori hanno analizzato genomi e trascrittomi (misure dell'attività genica) per individuare le differenze genetiche. Hanno scoperto che gli uccelli nettarivori e frugivori presentano variazioni significative nei geni che controllano il metabolismo, l'elaborazione dei grassi e persino la regolazione della pressione sanguigna.

Una scoperta chiave è come gli uccelli gestiscono la glicemia. A differenza dei mammiferi di dimensioni simili, gli uccelli mantengono naturalmente livelli di glucosio nel sangue a digiuno più elevati e sono meno sensibili all'insulina. Nei mammiferi, l'insulina è fondamentale per segnalare alla proteina GLUT4 di spostarsi verso le membrane cellulari, facilitando l'assorbimento degli zuccheri nelle cellule. Gli uccelli sembrano mancare di questo specifico meccanismo, con conseguenti livelli cronicamente elevati di glucosio nel sangue.

Kenneth Welch, fisiologo comparato presso l'Università di Toronto non coinvolto nello studio, ha notato gli estremi livelli di zucchero nei colibrì. "Subito dopo essersi nutriti, la glicemia di questi piccoli uccelli sale a circa 757 milligrammi per decilitro", ha affermato, aggiungendo che ciò è più del doppio del livello di zucchero nel sangue di un essere umano dopo aver consumato un pasto ricco di carboidrati come la pasta.

Per far fronte a questi elevati carichi di zuccheri, gli uccelli hanno sviluppato una serie di adattamenti genetici. La ricerca ha identificato migliaia di cambiamenti nelle sequenze del DNA negli uccelli che si nutrono di zuccheri, molti dei quali interessano regioni regolatorie che controllano l'espressione genica. Fondamentalmente, quasi 600 geni che codificano proteine direttamente coinvolte nel metabolismo degli zuccheri e dei grassi hanno mostrato alterazioni.

È interessante notare che diverse linee di uccelli, come pappagalli e nettarinidi (sunbirds), hanno sviluppato indipendentemente soluzioni genetiche simili per gestire le loro diete zuccherine, un fenomeno noto come evoluzione convergente. Lo studio ha rilevato che 66 geni codificanti proteine erano stati modificati in più di una specie che consuma elevate quantità di zuccheri.

La Dott.ssa Osipova ha descritto MLXIPL come il "sensore di zucchero cellulare". Questo gene produce un fattore di trascrizione chiamato ChREBP, che agisce come un regolatore principale dei geni coinvolti nel metabolismo dei carboidrati. In un esperimento convincente, quando i ricercatori hanno introdotto il MLXIPL del colibrì in cellule umane, queste cellule hanno dimostrato una maggiore capacità di metabolizzare i carboidrati, imitando la risposta adattativa degli uccelli.

La maggior parte delle modifiche genetiche negli uccelli nettarivori e frugivori riguardava geni che regolano altri geni, effettivamente "sintonizzando il sistema" per rispondere alle esigenze metaboliche di una dieta ricca di zuccheri. "Questi cambiamenti stanno 'sintonizzando il sistema', aiutando gli uccelli a rispondere alla pressione della dieta ricca di zuccheri modificando le risposte di molti geni contemporaneamente", ha commentato Welch.

Oltre al metabolismo, gli adattamenti si estendevano alla salute cardiovascolare. La Dott.ssa Chang Zhang, fisiologa presso l'Università del Sichuan, ha sottolineato che altre alterazioni genetiche hanno aiutato a controllare la pressione sanguigna. "Questo è un esempio sorprendente di integrazione evolutiva", ha osservato. "Suggerisce che evolversi per prosperare con una dieta di nettare e frutta non riguarda solo la lavorazione dello zucchero stesso.".

L'alta concentrazione di zuccheri nel nettare può rendere il sangue appiccicoso, mentre la natura acquosa del nettare influisce anche sull'equilibrio dei fluidi. Mantenere la corretta viscosità del sangue e prevenire le occlusioni sono sfide fisiologiche critiche. "È vitale 'mantenere il plasma sanguigno alla giusta consistenza, in modo che non diventi troppo denso e porti a blocchi'", ha spiegato Welch.

Le intuizioni acquisite dallo studio di questi adattamenti aviari potrebbero avere implicazioni per la salute umana. La Dott.ssa Osipova ha suggerito che geni come MLXIPL potrebbero eventualmente diventare bersagli terapeutici per le malattie metaboliche. Tuttavia, ha sottolineato che un singolo gene non è sufficiente; è necessaria una serie completa di modifiche genetiche, che influenzano tutto, dalla percezione dello zucchero da parte delle cellule alla regolazione della pressione sanguigna, per replicare il successo degli uccelli nella gestione di uno stile di vita ad alto contenuto di zuccheri.

Agenzia stampa Ekhbary