Il mastino tibetano è diventato un super-cane grazie ai geni del lupo

Gli incroci tra mastini e lupi tibetani hanno prodotto mutazioni nell’emoglobina dei cani

[10 Settembre 2019]

Il mastino tibetano è  considerato un super-cane: può pesare più di 70 Kg, è dotato di una criniera leonina e da secoli difende greggi di pecore e capre himalayane e mandrie di yak  da lupi tibetani. leopardi, leopardi delle nevi e perfino tigri in territori che arrivano fino a quasi 5.000 metri sul livello del mare, dove nessun’altra razza di cane domestico può sopravvivere in natura.

Precedenti studi avevano già suggerito che il mastino tibetano avesse preso una scorciatoia evolutiva accoppiandosi con il lupo tibetano, che si era già adattato all’altitudine sviluppando un’emoglobina più efficiente: la proteina che intrappola l’ossigeno nel flusso sanguigno e lo distribuisce agli organi. Ora lo studio “Adaptive Changes in Hemoglobin Function in High-Altitude Tibetan Canids Were Derived via Gene Conversion and Introgression”, pubblicato su Molecular Biology and Evolution da un team di ricercatori statunitensi dell’università del Nebraska – Lincoln  e cinesi dell’università del Qinghai, conferma questa teoria e  due degli autori dello studio, Jay Storz, Tony Signore dell’Università del Nebraska-Lincoln la riassumono così: «Dormire con il nemico ha garantito al mastino tibetano un’architettura dell’emoglobina che cattura e rilascia ossigeno circa il 50% in modo più efficiente rispetto ad altre razze canine».

Una conclusione alla quale Signore è arrivato dopo aver testato l’emoglobina del mastino tibetano nel laboratorio di Storz ed averla confrontata con quella di diverse razze di cani domestiche e un incrocio tra un cane pastore dei Pirenei e un cane pastore irlandese. Il ricercatore statunitense spiega che «In quota, il problema è assorbire ossigeno, perché ce n’è molto meno. Se si pensa  all’emoglobina come a un magnete per l’ossigeno, questo magnete deve essere solo più forte».

I ricercatori del Nebraska e della Qinghai University sapevano già che nell’emoglobina del mastino tibetano erano presenti  mutazioni in due aminoacidi – lievi modifiche alla struttura della proteina – che sono presenti nel lupo tibetano ma assenti in tutte le altre razze di cani. Testando le emoglobine dei lupi e dei mastini tibetani che contenevano entrambe le mutazioni degli aminoacidi oppure una o l’altra, team sino-statunitense ha scoperto che «Entrambe le mutazioni sono cruciali per il cambiamento adattativo delle prestazioni dell’emoglobina. Quando una delle due mutazioni era assente, l’emoglobina non si comportava diversamente da quella delle altre razze canine». Storz aggiunge: «Non c’erano prove dirette che documentassero che queste due mutazioni uniche hanno alcuni effetti fisiologici benefici che potrebbero essere adattativi in ​​alta quota. Quello che abbiamo scoperto è uno dei motivi per cui il mastino tibetano è così diverso dagli altri cani. E questo perché ha preso in prestito qualcosa dai lupi tibetani».

I ricercatori spiegano ancora che «Queste due mutazioni degli aminoacidi hanno origine da un segmento genico che il lupo tibetano ha trasmesso al mastino attraverso gli incroci». Ma il nuovo studio suggerisce anche che «Lo stesso segmento genetico proviene da un gene inattivo – un cosiddetto pseudo-gene – che giace dormiente nella sottospecie di lupo da probabilmente migliaia di anni. Ad un certo punto, il segmento pseudo-genetico che ospitava le due mutazioni fu copiato e incollato nel corrispondente segmento di un gene simile ma attivo, che poi riformattò l’emoglobina del lupo tibetano. Dato che quelle mutazioni provenivano da un gene inattivo – senza effetti fisiologici sul lupo – inizialmente non sono state soggette alle pressioni della selezione naturale. In questo caso, tuttavia, le mutazioni si sono verificate proprio per migliorare la capacità di legare l’ossigeno dell’emoglobina, aumentando le probabilità di sopravvivenza del lupo tibetano. Questo ha favorito il passaggio del segmento genico attraverso le successive generazioni del lupo e, infine, al mastino tibetano».

Storz conclude: «In circostanze normali, non avrebbero conferito alcun vantaggio. Si è trattato proprio di un evento di conversione in un contesto ambientale, nel quale l’aumento dell’affinità dell’emoglobina-ossigeno sarebbe stato utile. Quindi le mutazioni che altrimenti sarebbero state neutre o addirittura dannose hanno potuto avere effettivamente un effetto fitness positivo. Ci sono pochi altri casi documentati in cui una mutazione inizialmente insignificante o negativa ha portato benefici a un organismo quando il suo ambiente è cambiato. E la maggior parte di questi casi ha coinvolto studi sperimentali sui microrganismi in laboratorio.

Questo è un bell’esempio dello stesso effetto che coinvolge gli animali vertebrati e l’ambiente naturale».