I geni dei Neanderthal e dei Denisoviani hanno potenziato il nostro sistema immunitario

Avremmo ereditato da loro la capacità di combattere le malattie, ma anche le allergie

[8 Gennaio 2016]

Secondo due studi indipendenti: “Genomic Signatures of Selective Pressures and Introgression from Archaic Hominins at Human Innate Immunity Genes” realizzato da un team dell’Instutut Pasteur di Parigi e della   The Rockefeller University di New York e “Introgression of Neandertal- and Denisovan-like Haplotypes Contributes to Adaptive Variation in Human Toll-like Receptors” pubblicato da tre ricercatori del Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie di Lipsia, entrambi pubblicati su The American Journal of Human Genetics, «Il mixing con le forme umane arcaiche ha svolto un ruolo importante nel plasmare il sistema immunitario degli esseri umani moderni»

Quando, molte migliaia di anni fa, gli esseri umani moderni – che hanno iniziato il loro lungo cammino migratorio e di conquista circa 60.000 anni fa dall’Africa – si sono incontrati con i Neanderthal in Europa e le due specie hanno cominciato incrociarsi, questo ci ha lasciato in eredità esseri umani con variazioni genetiche che hanno aumentato la capacità di coloro che ne erano portatori di scongiurare alcune infezioni. Ma questa eredità ricevuta dagli uomini di Neanderthal potrebbe aver anche reso alcune persone più inclini alle allergie.

I ricercatori del Max Planck, del Pasteur e della Rockefeller University  hanno agiunto, sepoaratamente ma contemporaneamente, elementi di prova del ruolo importante svolto dalle realzioni interspecie nell’evoluzione umana e, in particolare, nell’evoluzione del sistema immunitario innato, che serve come prima linea di difesa dell’organismo contro le infezioni.

Janet Kelso del Max Planck, spiega: «Abbiamo scoperto che l’incrocio con gli esseri umani arcaici, i Neanderthal e Denisoviani, ha influenzato la diversità genetica nei genomi odierni in tre geni dell’immunità innata appartenenti alla famiglia dei recettori umani Toll-like». E Lluis Quintana-Murci, del  Pasteur aggiunge che «Questi e altri geni dell’immunità innata presentano livelli più elevati degli antenati Neanderthal rispetto al resto del genoma codificato. Questo mette in evidenza come possano esserci state importanti manifestazioni di introgressione, il movimento di geni tra le specie, nell’evoluzione del sistema di immunità innato negli esseri umani».

Studi precedenti avevano già dimostrato dall’1 al 6% dei genomi degli eurasiatici moderni sono stati ereditati da ominidi antichi, come Neanderthal o i Denisoviani. E al Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie  dicono che  «I nuovi studi mettono in evidenza l’importanza funzionale di questa eredità sui geni del  recettore Toll-like (TLR) TLR1, TLR6, e TLR10. Questi geni TLR vengono espressi sulla superficie cellulare, dove rilevano e rispondono ai componenti di batteri, funghi e parassiti. Questi recettori immunitari sono essenziali per suscitare risposte infiammatorie e anti-microbiche e per attivare una risposta immunitaria adattativa».

Quintana-Murci ed i suoi colleghi hanno cercato di esplorare l’evoluzione nel tempo del sistema immunitario. Hanno utilizzato le enormi quantità di dati disponibili sull’odierna popolazione umana provenienti dal 1000 Genomes Project insieme alle sequenze del genoma di ominidi antichi. Il team di Quintana-Murci si è concentrato su una lista di 1.500 geni noti per avere un ruolo nel sistema immunitario innato. Hanno quindi esaminato, ad un livello di dettaglio senza precedenti, i patterns della variazione genetica e il cambiamento evolutivo in queste regioni rispetto al resto del genoma. Infine, hanno stimato i tempi dei cambiamenti nella immunità innata e quanto la variazione in questi geni ci è stata tramandata dagli uomini di Neanderthal.

Queste ricerche rivelato per lunghi periodi di tempo è cambiato poco per alcuni geni dell’immunità innata, fornendo la prova di forti collegamenti. Altri geni sono stati spazzati via dalla selezione quando è entrata in scena una nuova variante, forse a causa di un cambiamento nell’ambiente o come risultato di una malattia epidemica diffusasi rapidamente.  I ricercatori dicono che la maggior parte degli adattamenti nei geni che codificano proteine ​​sono avvenuti negli ultimi 6.000 – 13.000 anni, mentre le popolazioni umane passavano dalla caccia e raccolta all’agricoltura. Ma Quintana-Murci sottolinea che «Per noi la più grande sorpresa è stata quella i scoprire che il cluster TLR1-6-10 è tra i geni che presentano la maggiore eredità dei  Neanderthal sia negli europei che negli asiatici».

La Kelso ei suoi colleghi tedeschi sono giunti alla stessa conclusione, ma non hanno studiato il sistema immunitario, erano interessati a capire l’importanza funzionale dei geni ereditati dagli esseri umani arcaici e per questo hanno studiato estese regioni del genoma moderno che hanno un’elevata somiglianza con il genoma dei Neanderthal e Denisoviani, poi hanno esaminato la prevalenza di quelle regioni in persone provenienti da tutto il mondo. E questa analisi che li ha condotti agli stessi tre geni TLR incontrati nel loro studio dagli scienziati francesi e statunitensi.

Michael Dannemann, del Max Planck, ha detto a BBC News : «L’evidenza suggerisce che questa regione genetica contribuisca al sistema immunitario dei moderni esseri umani odiern. Ad un certo punto della storia avrebbe potuto essere un vantaggio avere questi geni di Neanderthal, per combattere le infezioni o gli agenti patogeni letali di 10.000 anni. Potrebbe anche essere ancora un vantaggio oggi, ma questo è difficile da individuare. Questa eredità dei eanderthal potrebbe aver reso alcune persone più inclini alle allergie – a causa dell’effetto sul sistema immunitario – anche se questo necessita di ulteriori indagini di laboratorio».

I ricercatori Max Planck  evidenziano che «Due di queste varianti genetiche sono più simili al genoma dei Neandertal, mentre la terza è più simile al genoma dei Denisoviani». Il team della Kelso fornisce anche la prova che queste varianti del gene rappresentano un vantaggio selettivo: «Le varianti arcaiche come queste  sono associate ad un aumento dell’attività dei geni TLR e ad una maggiore reattività ai patogeni. Anche se questa maggiore sensibilità può proteggere contro l’infezione, potrebbe anche aumentare la suscettibilità alle allergie delle popolazioni moderne».

La Kelso aggiunge: «Quello che è emerso dal nostro studio, nonché da altri lavori sull’introgressione, è che l’incrocio con gli umani arcaici ha avuto effettivamente implicazioni funzionali per gli esseri umani moderni e che le conseguenze più evidenti hanno plasmato il nostro adattamento al nostro ambiente, migliorando il modo di come resistiamo agli agenti patogeni e metabolizziamo i nuovi prodotti alimentari. Per quanto sorprendente possa sembrare, questo ha abbondantemente senso. Gli uomini di Neanderthal, per esempio, vivevano in Europa e in Asia Occidentale circa 200.000 anni prima dell’arrivo degli esseri umani moderni. Erano probabilmente ben adattati ai climi, al cibo e agli agenti patogeni locali. Incrociandoci con questi umani arcaici, noi esseri umani moderni abbiamo guadagnato questi vantaggiosi adattamenti».

Quintana-Murci Lluis conclude: «La nostra grande sorpresa è stata nello scoprire che questa regione genetica ha un’elevata eredità Neanderthal. Dato che questa regione ha dimostrato di avere una grande rilevanza biologica per la sopravvivenza dell’ospite contro gli agenti patogeni, forse dovremmo ringraziare i Neanderthal per averci dato la loro diversità nell’immunità innata per sopravvivere meglio contro gli agenti patogeni».