Indice dei capitoli
- Introduzione: il DNA umano non è del tutto umano
- Cosa sono i retrovirus?
- L’8% del nostro DNA è virale: com’è possibile?
- Sincitina e la formazione della placenta
- Quando i retrovirus sono dannosi: HIV e AIDS
- Il genoma come mosaico evolutivo
Introduzione: il DNA umano non è del tutto umano
Il DNA umano non è un’entità statica e perfetta: è il risultato di miliardi di anni di evoluzione, con contributi diversi da molte fonti. Una delle scoperte più sorprendenti della genomica moderna è che circa l’8% del nostro genoma deriva da antichi virus che si sono integrati, chiamati retrovirus endogeni. Queste sequenze non sono semplici “scorie”: alcune sono state riutilizzate nel corso dell’evoluzione per funzioni biologiche fondamentali, mentre altre rimangono silenti come fossili molecolari. L’idea che virus e organismi pluricellulari abbiano una storia condivisa è un punto focale della biologia evolutiva moderna e aiuta a spiegare aspetti cruciali della nostra fisiologia.
Cosa sono i retrovirus?
I retrovirus sono virus a RNA noti per la loro capacità unica di convertire il loro RNA in DNA grazie all’enzima transcrittasi inversa. Questo DNA virale viene poi integrato nel genoma della cellula ospite, diventando parte del materiale genetico della cellula stessa. Questo passaggio permette al virus di replicarsi ogni volta che la cellula si divide, rendendolo particolarmente stabile all’interno dell’ospite.
I retrovirus possiedono anche proteine di membrana specializzate, chiamate glicoproteine dell’involucro, che facilitano il riconoscimento e l’ingresso nelle cellule bersaglio legandosi a recettori specifici sulla superficie cellulare. Una volta all’interno della cellula, il virus sfrutta i meccanismi della cellula stessa per produrre nuove particelle virali, assemblando RNA virale e proteine in nuovi virus completi che possono infettare altre cellule.
Oltre a infettare cellule somatiche, se un retrovirus entra in una cellula germinale (ovulo o spermatozoo), il DNA virale integrato può diventare ereditarlo, trasmettendosi di generazione in generazione. Questo fenomeno è alla base dei cosiddetti retrovirus endogeni, sequenze virali che oggi costituiscono circa l’8% del genoma umano.
L’8% del nostro DNA è virale: com’è possibile?
Sequenziando il genoma umano è emerso che circa l’8 % del nostro DNA proviene da retrovirus endogeni — sequenze che derivano da antichi retrovirus che si sono integrati stabilmente nel genoma dei nostri antenati e sono poi stati trasmessi alle generazioni successive. Quando questi virus infettarono cellule germinali (ovuli o spermatozoi), il loro DNA fu ereditato come parte dei cromosomi e fissato nella popolazione attraverso la riproduzione. Nel tempo, mutazioni e selezione naturale hanno inattivato la maggior parte di queste sequenze, ma molte sono ancora riconoscibili come elementi retrovirali. Alcuni di essi hanno persino mantenuto parti funzionali, come geni che codificano proteine, che sono state cooptate nel corso dell’evoluzione.
La sincitina e la formazione della placenta
Una delle scoperte più affascinanti della biologia evolutiva è che alcuni retrovirus endogeni sono stati riutilizzati per funzioni biologiche vitali, come la formazione della placenta nei mammiferi. In particolare, geni derivati da antichi retrovirus codificano proteine di membrana chiamate sincitine, che facilitano la fusione delle cellule del trofoblasto in un unico strato multinucleato chiamato sinciziotrofoblasto. Questa fusione non è casuale: permette alle cellule di creare una barriera continua tra madre e feto, migliorando l’efficienza dello scambio di nutrienti e ossigeno e proteggendo il feto da attacchi del sistema immunitario materno.
Le sincitine sono interessanti anche dal punto di vista evolutivo. Sono state integrate nel genoma dei nostri antenati milioni di anni fa, e diverse specie di mammiferi hanno “riutilizzato” geni virali simili in momenti differenti della loro evoluzione. Questo ha permesso lo sviluppo di diversi tipi di placenta con strutture adattative uniche.
Oltre alla fusione cellulare, le sincitine svolgono un ruolo nella segnalazione cellulare, aiutando le cellule della placenta a comunicare correttamente durante lo sviluppo embrionale. In questo senso, un elemento originariamente virale è diventato una componente essenziale e regolatrice di una funzione biologica chiave per la riproduzione dei mammiferi.
Quando i retrovirus sono dannosi: HIV e AIDS
Non tutti i retrovirus integrati sono innocui o benefici. Il caso forse più noto di retrovirus patogeno è il Human Immunodeficiency Virus (HIV), scoperto nei primi anni ’80 come causa della Sindrome da Immunodeficienza Acquisita (AIDS). L’HIV è un retrovirus del genere Lentivirus che infetta principalmente i linfociti T CD4+, cellule chiave del sistema immunitario, con conseguente progressiva perdita della funzione immunitaria. Senza terapia, l’infezione da HIV porta a immunosoppressione grave, permettendo a infezioni opportunistiche e tumori di causare gravi malattie e morte. La caratteristica di HIV di integrare il proprio genoma nelle cellule infette e di persistere a lungo nelle riserve cellulari rende la cura difficile e richiede terapie antiretrovirali mirate alla replicazione del virus.
Conclusione: Il genoma come mosaico evolutivo
Il nostro DNA è il risultato di una lunga storia evolutiva, che comprende non solo i geni che ci rendono umani, ma anche tracce di antichi virus che hanno lasciato la loro firma nel genoma. Circa l’8 % del DNA umano deriva da retrovirus endogeni, sequenze che un tempo si comportavano come agenti esterni, ma che nel corso di milioni di anni sono diventate parte integrante del nostro patrimonio genetico e, in alcuni casi, hanno acquisito funzioni utili, come nel caso delle proteine coinvolte nella formazione della placenta. Queste evidenze ci ricordano che il genoma non è un’entità pura e autonoma: è un mosaico di elementi diversi, il risultato di stratificazioni evolutive e interazioni con il mondo virale. In altre parole, il DNA umano non è del tutto umano.
Ilaria Brozzi
