Il libro della tua salute lo scrivi tu. La rivoluzione epigenetica (e il nuovo corso della biologia)
Il libro della vita – e della salute – di ognuno di noi non è già scritto.
Quante volte abbiamo sentito la frase “Non posso farci nulla. E’ scritto nel mio DNA? Ebbene, oggi abbiamo la dimostrazione che quella frase riecheggia coloro che ritenevano la Terra al centro del sistema solare. Poi, arrivò Niccolò Copernico con la sua rivoluzione, quando disse che tutto ruotava intorno al Sole.
In biologia, il Sole è quella parte di DNA – il 98%- che muta a seconda delle influenze ambientali.
L’espressione genica non è fissa, se non in piccola parte. Essa dipende da fattori mutabili. E questo apre una prospettiva completamente nuova su diagnosi, cura, prevenzione della malattia.
Il libro della salute…lo scrivi tu. A matita, non a penna: perché gran parte dei geni possono essere accesi o spenti a seconda del nostro stile di vita. Si chiama rivoluzione epigenetica e porta la biologia a nuove frontiere.
La caduta del mito del DNA e la scoperta dell’epigenetica
Nel 2002 il grande biologo cellulare Barry Commoner scrisse un articolo illuminante: Unravelling the DNA mith, aprendo il sipario delle rivoluzione epigenetica che sconfessava la teoria del determinismo basato sul DNA come eredità ineluttabile.
Per oltre un decennio si erano andate accumulando le prove che il genoma funziona in quanto sistema di reti di geni e che ha un dinamismo fino ad allora insospettato. Gran parte dei nostri geni infatti rispondono al variare delle condizioni ambientali.
Prove innumerevoli hanno dimostrato che lo sviluppo e il funzionamento di un organismo non dipendono solo dalla sequenza di basi nel suo DNA, ma anche da processi chimici che agiscono sulla architettura della doppia elica, senza modificarne le sequenze. A questo insieme di processi è stato dato il nome di “epigenetica” (dal greco epì, sopra, i geni) per sottolineare che si tratta di eventi che coinvolgono le sequenze geniche, senza però cambiarle.
Per questo si dice che la genetica scrive a penna, l’epigenetica a matita.
Il bello è che abbiamo in mano la gomma e possiamo cancellare ciò che è dannoso e riscrivere ciò che è sano!
Predisposizione non significa malattia! La rivoluzione epigenetica mette il telecomando della salute nelle tue mani
Possiamo immaginare il DNA contenuto in ogni cellula come un lungo nastro: esso è formato dalle sequenze di basi che costituiscono i geni e che contengono il codice per sintetizzare i prodotti genici, i quali a loro volta sono proteine oppure RNA.
La scienza in passato ha individuato i diversi passaggi con cui ‘l’informazione’ contenuta nella sequenza delle 4 basi azotate (le ‘lettere’ A, C, T, G) che compongono i geni nel DNA viene prima trasferita, mediante un processo di ‘trascrizione’, in un ‘messaggero’ di RNA ‘tradotto’ poi in proteina. Tempo fa si riteneva un gene l’‘unità ereditaria’ per un carattere, in pratica quindi la sequenza di basi nel DNA contenente l’informazione per la sintesi di una catena proteica coinvolta nella manifestazione di un certo tratto.
Poi, la visione è piano piano cambiata: si è dimostrato che il DNA non determina le nostre caratteristiche per mezzo di istruzioni fisse, dipendenti in modo univoco dalle sequenze di basi.
Piuttosto si deve parlare di predisposizioni inscritte nelle sequenze; saranno poi le interazioni fra geni e con le influenze ambientali a dare attuazione a potenzialità differenti e alternative.
La fine della visione DNA centrica: il meccanismo è circolare!
L’epigenetica ha messo una parola ‘fine’ definitiva alla visione DNA-centrica svelandoci un quadro circolare: per lo sviluppo e il funzionamento di un organismo è ugualmente essenziale il flusso d’informazione in direzione opposta: ambiente – proteine – RNA – DNA.
Ad esempio, possedere i geni per una malattia genetica non vuole dire che necessariamente ci ammaleremo; oltre ai geni saranno determinanti anche gli altri fattori.
Il DNA è la banca dati che registra e conserva le informazioni utili alla vita dell’organismo e al tempo stesso, per suoi processi intrinseci, ne crea continuamente di nuove – nuovi esperimenti su cui poi l’ambiente agisce operando la selezione naturale. Il DNA dell’epigenetica ci appare una memoria dinamica che, in unione con le proteine, si rimodella e trasforma in un processo continuo di adattamento all’ambiente e di creazione evolutiva.
Cos’è il DNA? E come impatta la rivoluzione epigenetica sul concetto di salute?
Dentro le cellule il DNA non è nudo: esso è legato a proteine chiamate istoni; l’insieme del DNA e proteine istoniche costituisce la cosiddetta cromatina.
Il nastro del DNA si avvolge intorno a ‘rocchetti’ di istoni e si spiralizza.
In questa maniera si forma una cromatina molto compatta, a un grado tale che i due metri del nostro DNA riescono a stare dentro il piccolo nucleo di una cellula invisibile a occhio nudo.
Perché l’informazione inscritta nella sequenza genica possa portare alla sintesi di proteine o di RNA, la cromatina deve ‘rilassarsi’, cioè divenire meno compatta, e dare libero accesso sul DNA alle molecole (p.e. gli enzimi) che effettuano la lettura del codice per la sintesi dei prodotti genici.
Uno dei principali processi epigenetici consiste appunto nel rimodellamento della cromatina tramite il legame di speciali gruppi chimici sulle proteine istoniche.
Il rimodellamento della cromatina: come si accendono o si silenziano i geni.
Quando la cromatina si rilassa, diventano accessibili i geni i cui prodotti devono essere sintetizzati, per soddisfare le esigenze del momento. Invece, quando si compatta, vengono silenziati i geni per prodotti al momento non necessari.
La formazione dell’intero organismo dipende dall’attività bene orchestrata dell’insieme dei geni: alcuni dovranno essere attivi (cioè accesi, espressi) solo in alcune cellule ed essere inattivi (cioè spenti, silenti) in altre, e viceversa. Questo complesso quadro di influenze dipende dal legame di particolari gruppi chimici, detti metili, su certe posizioni nei geni: il legame dei metili spegne il gene, la loro rimozione lo accende.
Oltre a regolare i processi dello sviluppo embrionale e cellulare, la metilazione è determinante per la generale regolazione dell’espressione genica: i segnali che arrivano alla cellula dall’esterno (p.e. temperatura, nutrienti, eventi traumatici ecc..) faranno variare l’attività complessiva della rete dei geni, accendendone alcuni e spegnendone altri. In questo modo il funzionamento della rete dei geni viene adeguato, momento per momento, alle esigenze dell’organismo.
La rivoluzione epigenetica: Il DNA non è tutto! Il telecomando della salute è nelle tue mani!
Le cellule derivano tutte dalla divisione di un’unica cellula originaria: l’uovo fecondato. Ma durante lo sviluppo embrionale le cellule, pur essendo geneticamente identiche, cominciano dopo alcune divisioni a differenziarsi in tipi cellulari diversi per forma e funzione: alcune diventeranno cellule del cuore, altre del cervello, altre del fegato, ecc..
La formazione di tipi cellulari differenti non dipende dal DNA, uguale in tutte le cellule, bensì dai quadri epigenetici di metilazione che l’embrione eredita dallo spermatozoo e dall’uovo all’atto della fecondazione (imprinting).
In seguito le cellule si rinnovano periodicamente grazie agli strati di cellule staminali, che mantengono per tutta la vita la capacità di differenziarsi nel tessuto corretto grazie all’eredità di quadri epigenetici specifici per le cellule di un dato tessuto. Tale capacità è il requisito essenziale perché l’organismo possa funzionare bene e in salute.
E’ l’ambiente a determinare la risposta genica… e quindi la salute
I fattori ambientali quindi causano particolari risposte da parte della rete genica, risposte che sono variabili da individuo a individuo in base al suo DNA e che, oggi è dimostrato, sono ereditabili e trasmissibili alle generazioni successive.
Poniamo il caso di una madre in gravidanza: inquinamenti ambientali o diete non adeguate, possono ripercuotersi con effetti negativi sulla salute del bambino che si sta formando e anche della sua futura progenie. Però c’è una bella notizia: poiché i quadri di metilazione sono reversibili, il ripristino di condizioni ambientali più salubri può riportare il funzionamento genico verso la normalità fisiologica.
Dalla visione DNA centrica all’epigenetica: il cambio di paradigma in biologia
Per gran parte del Novecento la genetica si è basata su una visione DNA-centrica che è poi divenuta il fondamento teorico dell’ingegneria genetica, il cui modus operandi implica la modifica del DNA degli organismi.
Al cuore di questa visione vi era il ‘dogma centrale’ della biologia molecolare. Formulato da Francis Crick, questo assioma postulava che il flusso dell’informazione genetica procedesse in un’unica direzione a partire dal DNA: DNA – RNA – proteine (caratteri) – ambiente.
Secondo Crick, la scoperta anche di una sola eccezione a questa regola avrebbe significato il crollo dell’intero edificio. Ebbene quell’edificio era già crollato al momento in cui Collins annunciò la conclusione del Progetto Genoma Umano, vent’anni fa. E tuttavia la visione DNA-centrica ha continuato a dominare praticamente indiscussa nella comunicazione mediatica, nei testi scolastici e anche in molti ambienti scientifici.
Invece, la rivoluzione epigenetica ci ha fatto scoprire che è la cellula, in quanto unità integrata e coevoluta di tutte le sue componenti (proteine, DNA, RNA) a ricevere e interpretare il flusso dei segnali in ingresso, elaborandoli fino a estrarne altri segnali che vanno a rimodellare la cromatina, attivare geni e silenziarne altri.
La rivoluzione epigenetica ci dice che l’ambiente è cruciale per la nostra salute
Perciò la qualità dell’ambiente assume un’importanza cruciale: acqua, aria, suolo, clima – tutti elementi oggi fortemente degradati – si dimostrano le vere leve su cui agire per salvaguardare la salute degli ecosistemi e delle specie, la nostra compresa.
L’epigenetica ci offre potenti motivazioni scientifiche per ribaltare la prospettiva DNA-centrica, e antropocentrica, con cui attualmente ci rapportiamo al mondo. La metafora del ‘libro di istruzioni’ salta completamente. E’ la vita che ci appare, nel suo straordinario dispiegarsi creativo dove tutto è mutevole e nulla è meccanicamente prevedibile, e dove interrelazione, scambio e resilienza sono qualità intrinseche a ogni forma che vive.
.