Scoperto il segreto della longevità, la verità sulle talpe senza pelo

La talpa senza pelo. - Sputnik Italia, 1920, 05.02.2022
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Approfondimento
La fontana della giovinezza, le cui acque magiche donano vita eterna? No, il segreto della longevità è nascosto sottoterra, nell'eterocefalo glabro, conosciuto più semplicemente come talpa senza pelo o ratto talpa.
Le talpe senza pelo sono da tempo al centro dell’attenzione degli scienziati, i quali sperano di riuscire a prendere da loro in prestito la ricetta della longevità, dell’eterna giovinezza e della buona salute. Sputnik vi racconta le ultime scoperte su questa specie animale.

Un animale sotterraneo

Sono ormai 30 anni che i biologi russi studiano la fauna dell'Etiopia. Hanno descritto più di 70 specie di fauna, 15 delle quali sono del tutto nuove per la scienza. Dopo aver studiato gli abitanti delle foreste e delle montagne, sono passati ai deserti e ai semi-deserti. Questa zona naturale dell'Africa orientale ospita le famose talpe senza pelo (Heterocephalus glaber), piccoli roditori senza peli che vivono sottoterra.
Questi animali creano colonie di decine e centinaia di membri e sono guidati da una sorta d’élite: una regina che produce la prole affiancata dai suoi due o tre compagni. La maggioranza della popolazione è costituita da talpe operaie, private delle gioie della famiglia. Queste ultime scavano tunnel, cercano il cibo, allattano i cuccioli della regina e proteggono la comunità. Una tale struttura comunitaria (definita eusociale) è caratteristica delle formiche e delle termiti, per esempio, ma non è per niente propria dei mammiferi.
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Le talpe senza pelo scavano tane con il metodo del trasportatore: una talpa operaia, specializzata in questa attività, scava il terreno con gli incisivi, le altre talpe la aiutano a catena a disfarsi del materiale scavato. Complessivamente gli scavi sono lunghi anche diversi chilometri e superano come superficie un campo da calcio.
Questi labirinti non sono difficili da individuare: basta trovare i cumuli di terreno creati dalle talpe scavatrici.
Molto più difficile è capire se si tratta di una colonia vivente o meno e poi catturare gli animali, osserva Leonid Lavrenchenko, direttore della spedizione biologica congiunta russo-etiope, nonché a capo del Laboratorio di microevoluzione dei mammiferi presso l'Istituto A.N. Severtsov, impegnato nello studio delle problematiche inerenti all’ecologia ed all’evoluzione in seno all'Accademia nazionale russa delle scienze.
"Ci è voluto molto tempo prima di imparare a catturare le talpe”, afferma lo scienziato. “Abbiamo inventato delle trappole speciali. Ci abbiamo messo dentro il loro cibo preferito: patate dolci appena tagliate. Il gusto ricorda quello delle patate congelate. Solo in seguito gli abitanti del luogo ci hanno mostrato come catturare le talpe a mani nude. Per loro è un modo per passare il tempo.
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Basta sedersi vicino a un cumulo di terra scavata di recente e produrre un certo rumore, che è una fantasiosa combinazione di grugniti e fischi. L’animale esce da solo. Non ci credevo, ma abbiamo provato: funziona!".

Bivio evolutivo

Non solo le talpe senza pelo vivono 10 volte più a lungo degli altri roditori, ma non invecchiano nemmeno. Non mostrano segni evidenti dell'età e gli individui più anziani muoiono non più spesso di quelli più giovani. Sono anche notevolmente resistenti al cancro e alle malattie cardiovascolari. E la capacità riproduttiva della regina non diminuisce con l'età.
"Vivono più di 30 anni. È incredibile. È come se un essere umano vivesse 800 anni. Inoltre, questa bestiola apparentemente non sente dolore per le ustioni termiche e chimiche, è estremamente resistente alle alte concentrazioni di anidride carbonica. Non ha nemmeno bisogno d’acqua. Si nutre dei tuberi delle piante, mangiandoli dall'interno", afferma Lavrenchenko.
Gli studi genetici mostrano che la talpa senza pelo si è distinta da topi e ratti 75 milioni di anni fa e da altri membri della famiglia circa 30 milioni di anni fa. Secondo il biologo, i semi-deserti del Corno d'Africa sono uno dei paesaggi più antichi e climaticamente più stabili del continente. In altre parole, la specie ha avuto la possibilità di evolversi pacificamente in un clima stabile e in tane sotterranee profonde, che la proteggono dai nemici. È così che la talpa senza pelo ha acquisito gradualmente le sue caratteristiche uniche. Un ruolo importante l’ha svolto anche l’alimentazione: infatti, queste talpe si nutrono dei giganteschi tuberi sotterranei Pirenacantha malvolifolia.
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Il loro genoma è stato decifrato un decennio fa, nella speranza di scoprire le cause della loro longevità e resistenza al cancro. In parte, alcune dinamiche sono state svelate, ma, per completare il quadro, bisognerebbe studiare l'intera varietà genetica della specie. Questo aiuterebbe a identificare le mutazioni specifiche che garantiscono queste proprietà uniche e aiuterebbe notevolmente la biomedicina.
"Gli organismi che diedero inizio alle colonie di laboratorio delle varie istituzioni oggi impegnate nella ricerca in tutto il mondo provengono da un unico luogo del Kenya meridionale. Ma l’habitat della specie è piuttosto grande e ci si potrebbe chiedere se questa caratteristica unica sia realmente propria soltanto delle talpe senza pelo”, osserva Lavrenchenko.
Di recente, gli scienziati russi hanno studiato per la prima volta al mondo l’evoluzione delle talpe senza pelo nell’integralità del loro habitat e hanno individuato due gruppi ben distinti: uno nell’area orientale del loro habitat e l’altro in quella meridionale (questo è quello che studiano in laboratorio).
"Il nostro lavoro si basa sull'analisi di 8 geni: 2 mitocondriali e 6 nucleari. Per stabilire il grado di divergenza tra i diversi gruppi, è necessario ricorrere a un insieme arbitrario e sufficientemente grande di geni”, spiega Lavrenchenko.
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Poi bisogna confrontare i genomi completi dei gruppi orientale e meridionale. Solo a quel punto si potrà capire se si tratta di sottospecie o di specie diverse.

Scontri mortali

"In laboratorio disponiamo di circa 200 talpe senza pelo. Dieci colonie, ognuna con la sua longeva regina. Quando la regina si indebolisce prima di partorire, cosa che accade ogni 3 o 4 mesi, si vengono a creare degli intrighi. Capita che un’altra femmina sente che è giunto il suo momento e cerca di fare un “colpo di stato”, sostiene Vera Gorbunova, esperta di gerontologia all'Università di Rochester (USA).
Gli esemplari maschi inseminatori solitamente giurano fedeltà alla regina, quindi le aspiranti devono cercarsi un nuovo marito. Scoppia così una guerra civile.
"Molti animali muoiono in questi scontri. In natura ci possono essere 3 esiti: la regina viene uccisa, la sua rivale viene uccisa, la pretendente al trono se ne va e crea una nuova colonia. Noi del laboratorio preferiamo la terza opzione. Se vediamo che si sta preparando un colpo di stato, liberiamo immediatamente i facinorosi, così che possano avviare il loro regno", continua l’esperta.
Le talpe senza pelo hanno più possibilità di morire in un combattimento con i loro stessi simili o per un incidente che di morire di vecchiaia o di essere mangiate. Sono al sicuro dai nemici in natura. Questo probabilmente spiega la loro longevità.
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"In linea di principio, la longevità è determinata dalla convenienza evolutiva. Per esempio, è assolutamente inutile che un topo di campagna viva 100 anni, perché sarà comunque mangiato da una volpe nei primi 2 anni. Non ha senso che questa specie di roditori sviluppi meccanismi di longevità, che sprechi energia nel farlo. Ora immaginate invece un'isola dove non vi siano affatto volpi. Dopo milioni di anni i topi più longevi predomineranno per selezione naturale. Il caso delle talpe senza pelo è analogo, in quanto vivono sottoterra e sono protette dai nemici. Hanno una salute così eccezionale perché è in linea con il contesto in cui abitano", conclude.

Mentre il tempo scorre

Gli scienziati comprendono già abbastanza bene i meccanismi molecolari che rendono speciali le talpe senza pelo. Il team di ricerca della Gorbunova ha rilevato livelli molto elevati di acido ialuronico nella pelle e in altri tessuti connettivi di questi roditori, che proteggono dal cancro e forse da altre malattie. È altresì emerso che presentano una sintesi proteica quasi priva di errori (40 volte meno difetti dei topi) e un'efficiente capacità di riparazione del DNA danneggiato.
Ciò è confermato dagli esperimenti: quando alcuni geni della talpa senza pelo sono stati trapiantati nei topi, questi hanno cominciato a vivere il 10% più a lungo e si ammalavano meno frequentemente.
Di recente, è stata dedicata una nuova ricerca scientifica alla determinazione della velocità di invecchiamento della talpa senza pelo. Responsabile dei segnali fisiologici interni ed esterni vi sono mutazioni del DNA, danneggiamento di frammenti di quest’ultimo o un mutamento nella forma della molecola. Ma non solo.
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Nel corso del tempo si verifica nell’organismo la metilazione (l'aggiunta di un gruppo metile alla citosina, uno dei nucleotidi del DNA). Il tracciamento dei tag metilici ci permette di stabilire la nostra età biologica. Gli scienziati lo chiamano "orologio epigenetico".
"Molti colleghi pensavano che forse le talpe senza pelo non fossero sottoposte per nulla a questo orologio, perché la loro probabilità di morire non aumenta con l'età", sottolinea la Gorbunova.
Si è scoperto invece che anche le talpe senza pelo sono sottoposte all'invecchiamento epigenetico, ma questo è molto lento. E le regine invecchiano più lentamente di chiunque altro nella colonia.
"Una regina può dare alla luce 20 cuccioli alla volta, il che è uno sforzo molto grande per il corpo. Una femmina ha dato alla luce più di 900 cuccioli in 12 anni. Questo aumento della funzione riproduttiva dovrebbe accelerare l'invecchiamento, ma nella talpa senza pelo funziona tutto al contrario. È un vero e proprio paradosso", sottolinea la ricercatrice.
In altri animali, l'invecchiamento epigenetico va di pari passo con l'invecchiamento fisiologico, causando cambiamenti esterni, patologie legate all'età. In questi animali, invece, i due processi sono separati.
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"Il DNA è racchiuso nel nucleo della cellula in un ordine particolare: alcuni geni sono aperti e attivi, mentre altri sono chiusi. L’invecchiamento epigenetico induce l’interruzione di quest’ordine con il progredire dell’invecchiamento fisiologico: la conseguenza è un peggioramento graduale delle funzioni cellulari. Anche nella talpa senza pelo si registrano variazioni nel processo di metilazione, ma la funzione cellulare non viene intaccata. Probabilmente, il DNA è sottoposto a un numero inferiore di cambiamenti. A dirla tutta, ad oggi è difficile dire in che modo ci riescano”, ammette la biologa.
Un'ipotesi è che questa specie di roditori abbia imparato a resistere ad alcuni fattori epigenetici legati all’invecchiamento. In passato, Vera Gorbunova e i suoi colleghi hanno dimostrato che le cellule di talpa senza pelo reagiscono alle radiazioni e alle proteine cancerogene rispetto alle cellule umane o di topo comune. Il DNA viene sì danneggiato, ma non così gravemente come in altri mammiferi.

Elisir dell’eterna giovinezza

La talpa senza pelo non è l'unico animale longevo. Il porcospino, per esempio, vive per 20 anni. Il suo beneficio evolutivo è legato alla presenza di aghi che lo proteggono dai nemici. I pipistrelli vivono 40 anni. Sono studiati principalmente in natura e siamo ancora in attesa di approfondite ricerche di laboratorio.
Ma i veri ‘Matusalemme’ tra i mammiferi sono le balene della Groenlandia. La loro età (alcune evidenze indicano un’età massima di 200 anni) si determina in base al cristallino dell’occhio, che è un ottimo cronometro biologico.
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Secondo Vera Gorbunova, questo risultato evolutivo è dovuto al fatto che prima delle baleniere questi animali non avevano quasi nessun nemico.
Anche le balene, come le talpe senza pelo, raramente sviluppano il cancro. Questi giganti marini si ammalano poco di frequente, ma i meccanismi molecolari di questo fenomeno devono ancora essere studiati.
Risolvendo il mistero dell'eccezionale salute delle talpe senza pelo, delle balene della Groenlandia e di altri animali longevi, gli scienziati sperano di aiutare anche gli umani. Per esempio, l'acido ialuronico è stato a lungo usato per trattare le articolazioni e le ferite. Ora che si è scoperto che nelle cellule della talpa senza pelo si trova acido ialuronico in elevate quantità, si possono sviluppare trattamenti che replicano questo approccio.
I ricercatori hanno già identificato delle molecole che rallentano la degradazione dell'acido ialuronico nei tessuti. A lungo termine, questo aiuterà a creare una cura per la vecchiaia. Migliorare la sintesi proteica negli esseri umani sarà molto più difficile, ma ci sono già alcune ipotesi in merito.
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