Genoma Stories

Geni all’altezza

Pubblicato il 22 Maggio 2019

Di Pietro Greco – Hanno sequenziato l’intero genoma di 21.260 persone, uno sforzo davvero gigantesco, pur di venire a capo dei segreti dell’altezza di un umano. Loro sono Peter Visscher e i suoi collaboratori del Queensland Brain Institute di Brisbane, in Australia. E il segreto da scoprire era non solo quanti, ma quali geni sono coinvolti nella determinazione della nostra altezza. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica on line bioRxiv lo scorso 25 marzo.

Anticipiamo per ora che il segreto è stato scoperto solo a metà.

L’altezza, sostengono i biologi, è un carattere fenotipico di un organismo che riguarda la sua morfologia: in altri termini, come appare. Da molto tempo interessa i biologi, perché viene considerato un carattere utile a rispondere alla domanda quanto un organismo dipende dal suo genotipo (il DNA) e quanto, invece, dall’ambiente in cui vive e, dunque, dalla storia.

L’altezza variabile della pianta Achillea millefolium è stata portata a esempio da Richard Lewontin, già molti anni fa, per falsificare l’idea del determinismo genetico. Il genetista e filosofo della scienza dell’Università di Harvard amava citare un esperimento davvero intrigante, riguardante sette piante di Achillea geneticamente identiche fatte crescere in ambienti diversi: al livello del mare, a 1.400 metri e infine a 3.000 metri di altitudine. Ebbene, non solo le piante si sono sviluppate con altezze diverse a seconda del luogo ove sono state piantate, ma mai una singola pianta in un singolo luogo ha generato poi le figlie più alte o le figlie più basse. In definitiva, grande si è dimostrata la variabilità in altezza sotto il cielo delle Achillea millefolium. E ciò dimostra, sosteneva Lewontin, che neppure un carattere relativamente semplice come l’altezza di una pianta è scritto tutto nei geni. Conta sempre l’ambiente in cui il genotipo si esprime.

Già, ma il problema è che tra noi umani l’ereditarietà del carattere altezza è evidente. Quasi sempre da famiglie con genitori alti nascono figli alti e, viceversa, da genitori bassi nascono figli bassi. In realtà sappiamo da sempre – basta leggere le serie storiche delle altezze dei soldati, in Italia o altrove – per verificare che negli ultimi decenni l’altezza media nei paesi più ricchi è cresciuta. Il fenomeno è chiaramente ascrivibile alle mutate condizioni ambientali, in particolare alla migliore alimentazione.

Ma resta il dato famigliare: l’altezza è un carattere ereditabile e, in condizioni ambientali paragonabili, si trasmette in maniera abbastanza fedele da genitori a figli. Quell’abbastanza sottintende il grande discorso della variabilità individuale, che è sia genetica che ambientale.

Ma restiamo al discorso principale. Quanti sono e quali sono i geni coinvolti nella determinazione del carattere morfologico “altezza”? E quanto conta, invece, l’ambiente?

Non molto tempo fa un gruppo di ricerca formato da 300 studiosi pubblicò sulla rivista Nature uno studio condotto sul DNA di 700.000 persone sparse in tutto il mondo, dimostrando che l’altezza è influenzata da almeno 83 varianti del DNA. Ne deriva che non è affatto un carattere fenotipico semplice. O, se si vuole, che sono rari negli organismi complessi i caratteri fenotipici semplici, ovvero associati a pochi geni e poche varianti. Ma lo studio dimostrò che tutte queste varianti incidono per un massimo di due centimetri sull’altezza di una persona. Dove nasce, dunque, la ben maggiore variabilità che si riscontra anche all’interno di una stessa famiglia i cui membri vivono in condizione ambientali tutto sommato analoghe?

La domanda ammette due tipi di risposte, complementari e non alternative. Primo: per quanto simili siano gli ambienti in cui vivono i membri di una stessa famiglia, non c’è mai omogeneità assoluta. Secondo: c’è qualcosa, a livello genetico, che non abbiamo ancora scoperto e che va ben oltre quelle 83 varianti.

È a questa seconda domanda che hanno risposto Peter Visscher e i suoi colleghi con lo studio i cui risultati sono stati pubblicati a fine marzo. Analizzando l’intero genoma umano di oltre ventimila persone hanno ovviato a un errore metodologico delle indagini precedenti che si limitavano a studiare solo alcune centinaia di migliaia  di polimorfismi a singolo nucleotide (SNP), ovvero zone dove può variare un singolo anello della catena del DNA. Centinaia di migliaia di queste zone sono tante, ma non sono tutte: perché il DNA è costituito da tre miliardi di basi per filamento.

Analizzandolo tutto si possono scoprire anche le zone che si presentano più raramente. E facendo questo Visscher e il suo team hanno individuato varianti rare che incidono in maniera importante sull’altezza di una persona. E sono anche giunti a una determinazione. Anzi, a due. La prima è che i geni incidono per il 79% sull’altezza: il che ne spiega l’ampio ma non totale carattere ereditario. Secondo la massa corporea dipende per il 40% dai geni ereditati dai genitori: il che spiega la sua maggiore variabilità o, se si vuole, la maggiore incidenza dell’ambiente (in particolare dell’alimentazione).

Ma anche il lavoro di Visscher e collaboratori non si è rivelato decisivo. Sia perché non spiega del tutto la variabilità in altezza che si riscontra tra gli umani. Sia perché non sono stati individuate le singole varianti rare che hanno la maggiore influenza.

Se ne possono trarre alcune conclusioni (provvisorie, come sempre nella scienza): a) l’uomo non è come l’Achillea millefolium, la sua altezza non è così profondamente determinata dall’ambiente; b) ma l’ambiente conta e non poco persino in un carattere morfologico considerato tutto sommato “semplice”: il 21% di 175 centimetri sono 37 centimetri, il che significa che due figli di due medesimi genitori possono essere alti l’uno 150 e l’altro 187 centimetri. Ovvero essere uno piuttosto basso e l’altro piuttosto alto.

Ultimo ma non ultimo, sul rapporto tra genotipo e fenotipo umani (ma tutto sommato anche dell’Achillea) ne sappiamo ancora relativamente poco e, dunque, c’è lavoro per i giovani biologi.

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