Com’è possibile che da un pugno di istruzioni genetiche nascano migliaia di neuroni differenti, capaci di integrarsi alla perfezione in reti complesse? A svelare questo enigma della neurobiologia è uno studio rivoluzionario che ha tracciato la più completa mappa molecolare mai realizzata del cordone nervoso della Drosophila melanogaster (il moscerino della frutta). Un risultato straordinario che non solo mostra come si definisce l’identità dei singoli neuroni durante lo sviluppo, ma rivela principi organizzativi universali e inaspettati – dai “codici a barre” temporali che guidano la diversità neuronale fino alle radici molecolari delle differenze tra i sessi.
Lo studio
Come fa un sistema nervoso a generare migliaia di tipi diversi di neuroni e ad organizzarli in circuiti funzionali? Per rispondere a questa domanda, l’Istituto di Neuroscienze del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano) e l’MRC Laboratory of Molecular Biology di Cambridge (Regno Unito) hanno realizzato la più completa mappa molecolare mai ottenuta del cordone nervoso del moscerino della frutta (Drosophila melanogaster), l’equivalente del midollo spinale nei vertebrati: il risultato è pubblicato sulla rivista Nature.
Il moscerino della frutta è uno degli organismi modello più importanti per le neuroscienze. Negli ultimi anni è stato il primo animale per cui è stata ricostruita l’intera rete delle connessioni neuronali, il cosiddetto connettoma. La nuova mappa molecolare rappresenta un tassello fondamentale per comprendere non solo come i neuroni sono collegati tra loro, ma anche come acquisiscono la propria identità durante lo sviluppo.
Un nuovo principio organizzativo del sistema nervoso
Grazie a questa visione d’insieme senza precedenti, lo studio ha rivelato un nuovo principio organizzativo del sistema nervoso. “Abbiamo scoperto che ogni neurone conserva una sorta di ‘codice a barre molecolare’ che riflette l’ordine in cui è stato generato durante lo sviluppo. Questo meccanismo, già ipotizzato in parte nel midollo spinale dei mammiferi, emerge qui per la prima volta a livello dell’intero sistema nervoso, offrendo una prospettiva globale su come nasce e si organizza la diversità neuronale”, spiega Erika Donà, ricercatrice di Cnr-In che ha guidato lo studio insieme a Sebastian Cachero e Greg Jefferis (MRC Laboratory of Molecular Biology).
La ricerca ha, inoltre, fatto luce sui meccanismi che generano le differenze tra maschi e femmine: analizzando contemporaneamente individui di entrambi i sessi, gli scienziati hanno scoperto che la morte programmata di specifiche cellule durante lo sviluppo svolge un ruolo molto più esteso del previsto nella formazione di neuroni esclusivi dei maschi. Hanno inoltre mostrato come neuroni nati nello stesso momento possano seguire programmi genetici differenti, acquisendo connessioni e caratteristiche diverse nei due sessi.
Una piattaforma online
Oltre alle scoperte biologiche, il progetto mette a disposizione della comunità scientifica una piattaforma online aperta che consente di esplorare, analizzare e scaricare i dati raccolti. Questa risorsa rappresenta un passo importante verso la costruzione di una mappa completa del sistema nervoso che integri identità molecolare, anatomica e funzionale, e potrà accelerare nuove scoperte sul funzionamento del cervello, non solo negli insetti ma, più in generale, sui principi che guidano l’organizzazione dei sistemi nervosi animali.
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