Una nuova specie di gamberi cloni femmine in 30 anni ha conquistato il mondo

Gli scienziati: «Potrebbe aprire prospettive per nuovi approcci nel trattamento dei tumori»

[13 febbraio 2018]

Una trentina di anni fa, in un negozio di animali tedesco, da  un maschio e da una femmina di gambero di acqua dolce Procambarus fallax (che in natura vive in Florida) nacque  un gambero che aveva un set di cromosomi in più:  una mutazione che lo rendeva distinto – o meglio distinta – dai suoi genitori, permettendole riprodursi senza doversi accoppiare.

Ora lo studio “Clonal genome evolution and rapid invasive spread of the marbled crayfish” pubblicato su  Nature Ecology & Evolution, da un team di ricercatori guidato da Frank Lyko  del Deutsches Krebsforschorsszentrum (Dkfz) e che comprende anche scienziati  dell’Illinois State University e dell’Université d’Antananarivo, hanno fornito la prova che la progenie di quel clone di gambero marmorizzato è geneticamente identica e naturalmente costituita tutta da femmine.

Il problema è che quella che è stata identificata come una nuova specie di gambero marmorizzato che è stata chiamata (Procambarus virginalis) è diventata una specie molto ambita per gli acquari domestici de che per questo sta diffondendosi in tutto il mondo. La cosa positiva, dicono gli scienziati del Dkfz, è che «L’evoluzione del genoma clonale del gambero può anche aiutare a spiegare i processi nei tumori».

Le femmine di Procambarus virginalis si riproducono per partenogenesi, una forma di riproduzione asessuata abbastanza diffusa in natura e il sequenziamento del genoma e gli studi comparativi dei singoli animali hanno dimostrato che in realtà tutti i campioni discendono dalla prima e singola gambero madre e che sono geneticamente identici. Lyko spiega: «Potremmo rilevare solo poche centinaia di varianti in un genoma che è più grande del genoma umano. Questo è un numero incredibilmente piccolo». Le minuscole variazioni possono essere ascritte a mutazioni naturali. I ricercatori del Dkfz hanno contato 3,5 miliardi di paia di basi nel genoma dei gamberi, il che lo rende circa il 7% più grande del genoma umano.

In Madagascar dove il nuovo gambero clone viene chiamato Foza orana o orana Vahiny e ha invaso 22 regioni del Paese dopo che vi è stato importato e allevato come una fonte di proteine ​​a buon mercato, è rapidamente diventato un incubo ecologico,  è stata la zoologa Jeanne Rasamy dell’università di Antananarivo ad esaminare come le femmine cloni di Procambarus virginalis si diffondono  in natura attraverso la partenogenesi. Il loro enorme successo riproduttivo è stato una sorpresa per gli scienziati. «Era noto che i gamberi possono istallarsi in natura dopo essere fuggiti da un acquario – ha detto Lyko – Ma la notizia è che possono diffondersi così rapidamente e in modo massiccio».

E i cloni della nuova specie sono in grado di sopravvivere non solo nel clima subtropicale Madagascar, dove stanno spingendo verso l’estinzione 7 specie autoctone, ma anche in Paesi più freddi, visto che sono presenti massicciamente in Svezia, Giappone, Germania, Stati Uniti, dove, nonostante l’invito a non commerciarli, sono stati trovati ancora in vendita nei negozi di animali. In Canada un gambero clone si può acquistare online a 16 dollari, ma proprio in Canada non c’è ancora una popolazione selvatica di gamberi cloni marmorizzati e il dipartimento della pesca e degli oceani ha avvertito che è illegale rilasciare gamberi alieni in natura e raccomanda di non tenerli come animali domestici. Nell’Unione europea la vendita e l’allevamento di questi cloni invasori a 10 zampe sono proibiti, ma questa specie che non esisteva 30 anni fa, da quel negozio tedesco si è ormai diffusa in molti Paesi Ue grazie alla sconsideratezza di chi si è liberato in stagni e torrenti  dei Procambarus virginalis che avevano invaso gli acquari casalinghi. Solo due Stati Usa vietano il possesso e la commercializzazione dei gamberi marmorizzati, ma le popolazioni in natura continuano a deporre le uova e a diffondersi, visto che sono in grado di percorrere lunghe distanze anche fuori dall’acqua.

Uno degli autori dello studio, Wolfgang Stein, un neurofisiologo  della School of biological sciences dell’Illinois State University ha detto alla canadese CBS: «In sostanza, se hai uno di questi animali,  tre mesi dopo, ne avrai 200 o 300». I ricercatori sottolineano che «Questa è la prova della sua notevole adattabilità , senza alcuna riproduzione sessuale», che però fanno notare che secondo quanto si pensa comunemente, sarebbe invece proprio l’”invenzione del sesso” e il conseguente mix di geni paterni e materni che ampliano la varietà genetica a facilitare il rapido adattamento a condizioni ambientali avverse. Ma con la nuova specie di gambero marmorizzato ci troviamo di fronte a qualcosa di completamente diverso: delle femmine con gli stessi geni che sono in grado di adattarsi a un’ampia varietà di habitat aiutati dall’uomo che li ha allevati anche perché in cattività questi crostacei assumono una colorazione bluastra.  In un’altra intervista alla BBC Stein ha spiegato di aver confrontato 11 gamberi marmorizzati, diffusi attraverso il commercio di animali domestici in quattro località su tre continenti, trovando che tutti condividono il DNA del gambero madre, ci sono solo alcune differenze nella “colorazione”: «L’animale sequenziato qui da noi negli Stati Uniti era più blu di quelli provenienti dalla Germania e dal Madagascar» e pensa che sia solo riguardo a questa caratteristica che le influenze ambientali possono svolgere un qualche ruolo sull’aspetto di questo esercito di cloni femmine «Allevate in  solitudine hanno la tendenza ad essere blu, mentre gli individui allevati insieme ad altri della loro specie tendevano ad essere più grigi».

Gli scienziati tedeschi spiegano che «Ciò è reso possibile dai meccanismi epigenetici. Questi sono regolati da piccole etichette chimiche attaccate al DNA, la sostanza genetica. I meccanismi epigenetici regolano fondamentalmente l’interpretazione dell’informazione genetica. Funzionano come interruttori che attivano o disattivano i geni«. Lyko aggiunge: «Le varianti epigenetiche sono spesso influenzate dalle varianti genetiche, ma nei gamberi marmorizzati la variazione epigenetica è indipendente, perché non c’è praticamente alcuna variazione genetica».

E’ questa regolazione epigenetica a rendere  il Procambarus virginalis estremamente interessante per i ricercatori che studiano i tumori. Quello che in tedesco suona come un gioco di parole:«un gambero per la ricerca sul cancro» (Krebs in tedesco vuol dire sia gambero che cancro) è quel che sta diventando una realtà scientifica: «Il gambero marmorizzato è un animale che si riproduce clonalmente e rappresenta quindi un modello di un aspetto centrale nello sviluppo del tumore – fa notare Lyko –  Anche un tumore è in grado di adattarsi al suo ambiente, ad esempio, sviluppando la resistenza contro i farmaci antitumorali». Grazie in parte anche agli sudi del Dkfz, ora gli scienziati sanno che i meccanismi epigenetici svolgono anche un ruolo chiave in questi processi: possono influenzare il rischio di cancro e il decorso della malattia.

Lyko evidenzia che «Sia nei gamberi marmorizzati che nei tumori si verifica un fenomeno chiamato evoluzione clonale. I genomi tumorali si evolvono anche clonalmente, perché risalgono a un’unica cella originale. In questo processo gioca un ruolo una varietà di fattori, come le mutazioni casuali nei geni, la deriva genetica, la pressione selettiva e l’adattamento epigenetico all’ambiente». Il team guidato da Lyko ora vuole utilizzare i gamberi marmorizzati per approfondire il loro ruolo. Secondo Julian Gutekunst, che è il principale autore dello studio, la domanda chiave a cui rispondere è: «Quale impatto hanno i fattori ambientali sull’epigenetica e la regolazione genica? Questi risultati possono ampliare le nostre conoscenze sui processi nei tumori e aprire prospettive per nuovi approcci nel trattamento dei tumori».