Le basi genetiche dei superpoteri dei pipistrelli. Ecco perché sopravvivono ai coronavirus

Decodificato il codice genetico completo di 6 specie di pipistrelli

[23 Luglio 2020]

Mappando per la prima volta il loro DNA completo, Gli scienziati hanno scoperto quali sono i blueprints genetici di 6 specie di pipistrelli del mondo e dicono che si tratta di «Una svolta che fornisce nuovi indizi sulla “eccezionale immunità” degli animali, che li protegge dal cancro e da altre malattie mortali tra cui il coronavirus».

I risultati sono illustrati nello  studio “Six reference-quality genomes reveal evolution of bat adaptations”, pubblicato in copertina su Nature da un team internazionale di ricercatori tra i quali c’era anche Emma Teeling, della  School of biology and environmental science dell’University College Dublin, che spiega: «Dati questi eccezionali genomi di pipistrelli, ora possiamo capire meglio come i pipistrelli tollerano i virus, rallentano l’invecchiamento e hanno evoluto il volo e l’ecolocalizzazione. Questi genomi sono gli strumenti necessari per identificare le soluzioni genetiche sviluppate nei pipistrelli che alla fine potrebbero essere sfruttate per alleviare l’invecchiamento e le malattie umane».

La Teeling è una dei fondatori di  Bat1K , un consorzio globale di scienziati che lavora al sequenziamento dei genomi di ciascuna delle 1.421 specie di pipistrelli viventi. E 6 di questi genomi sono ora completi. Per analizzare i genomi, il team ha sequenziato il DNA dei pipistrelli e ha realizzato nuovi metodi per assemblare questi pezzi nell’ordine corretto e identificare i geni presenti.

Uno degli autori e supervisori dello studio, Eugene Myers, direttore del Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik, (CBG) spiega a sua volta che «Usando le più recenti tecnologie di sequenziamento del DNA e nuovi metodi di calcolo per tali dati, abbiamo il 96-99% di ciascun genoma di pipistrello nelle ricostruzioni a livello di cromosomi – una qualità senza precedenti, simile ad esempio all’attuale riferimento del genoma umano che è il risultato di oltre un decennio di intensi sforzi di “rifinitura”. In quanto tali, questi genomi di pipistrello forniscono una base eccellente per la sperimentazione e gli studi evolutivi sulle affascinanti abilità e proprietà fisiologiche dei pipistrelli».

Per affrontare la questione irrisolta di dove sono collocati i pipistrelli nell’albero della vita dei mammiferi, Il team di scienziati ha confrontato i genomi delle 6 specie di pipistrelli con quelle di altri 42 mammiferi e, utilizzando nuovi metodi filogenetici e dataset molecolari completi, ha scoperto che il ramo più robusto dove posiziona re i pipistrelli «E’ strettamente correlato a un gruppo chiamato Ferreuungulata composto da carnivori (che comprende cani, gatti e foche, tra le altre specie), pangolini, balene e ungulati».

All’University College Dublin evidenziano che «Per scoprire i cambiamenti genomici che hanno permesso agli adattamenti unici trovati nei pipistrelli, il team ha cercato sistematicamente le differenze genetiche tra i pipistrelli e gli altri mammiferi, identificando le regioni del genoma che si sono evolute in modo diverso nei pipistrelli e la perdita e il guadagno di geni che possono aver portato ai tratti unici dei pipistrelli».

Michael Hiller, Max Planck research group leader del CBG evidenzia che «Le nostre scansioni del genoma hanno rivelato cambiamenti nei geni dell’udito che potrebbero contribuire all’ecolocalizzazione, che i pipistrelli usano per cacciare e spostarsi nell’oscurità completa. Inoltre, nei pipistrelli abbiamo trovato espansioni di geni antivirali, una selezione unica di geni immunitari e perdita di geni coinvolti nell’infiammazione. Questi cambiamenti possono contribuire all’eccezionale immunità dei pipistrelli e indicano la loro tolleranza ai coronavirus».

Il team di ricerca ha anche scoperto che la capacità dei pipistrelli di tollerare i virus si riflette nei loro genomi: «I genomi hanno rivelato “virus fossilizzati”, prove che sono sopravvissuti a infezioni virali passate e hanno mostrato che i genomi dei pipistrelli contenevano una diversità maggiore rispetto ad altre specie, fornendo una registrazione genomica della tolleranza storica alle infezioni virali».

Data la qualità dei genomi del pipistrello, il team ha identificato in modo univoco e validato sperimentalmente diverse regioni normative non codificanti che possono governare le principali innovazioni evolutive dei pipistrelli.

Sonja Vernes, co-fondatrice  e direttrice di Bat 1K, Max Planck Institute for Psycholinguistics, conclude. «Avere genomi così completi ci ha permesso di identificare le regioni regolatorie che controllano l’espressione genica che sono uniche per i pipistrelli. E’ importante sottolineare che siamo stati in grado di validare microRNA di pipistrelli unici in laboratorio per mostrare le loro conseguenze sulla regolazione genica. In futuro possiamo usare questi genomi per capire come le regioni regolatorie e l’epigenomica abbiano contribuito agli straordinari adattamenti che vediamo nei pipistrelli».