Perché studiare il C. elegans?

C. elegans

Foto di Erik Lundquist

C. elegans è un piccolo verme del suolo o nematode, e condivide un antenato comune con gli esseri umani che viveva nell’era pre-Cambriana, 500-600 milioni di anni fa. Questo antenato viene chiamato antenato urbilateriano, in quanto è il parente di tutti gli organismi multicellulari a simmetria bilaterale del pianeta, compresi gli invertebrati (insetti, nematodi, ricci di mare) e i vertebrati (mammiferi, pesci, uccelli, rettili).

La maggior parte dei geni e dei meccanismi genetici che governano lo sviluppo degli organismi moderni, compresi quelli coinvolti nello sviluppo umano e nelle malattie, erano presenti nell’antenato degli urbilateri e sono condivisi dagli animali esistenti, compresi gli umani e i nematodi. Con l’evoluzione dei discendenti dell’antenato degli urbilateri, le vie principali che governano lo sviluppo sono state generalmente conservate ma leggermente modificate in ogni specie distinta da questo “armeggiare” evolutivo.

Come risultato, i nematodi C. elegans hanno neuroni, pelle, intestino, muscoli, e altri tessuti che sono molto simili a quelli umani per forma, funzione e genetica. I geni che controllano lo sviluppo e la funzione di questi tessuti sono stati “conservati” dal nostro antenato comune. Mentre ci sono chiare e importanti differenze nello sviluppo umano e dei nematodi, gli scienziati possono studiare i meccanismi di sviluppo nel C. elegans per capire i meccanismi fondamentali che operano anche negli esseri umani.

Questo è estremamente importante, poiché molti esperimenti genetici e di sviluppo sono impossibili negli esseri umani, e sono molto lunghi e costosi nei topi e in altri vertebrati. I C. elegans sono facilmente coltivabili in laboratorio, hanno un tempo di generazione breve (4 giorni), e sono dotati di un “toolkit” di tecniche genetiche e molecolari con cui la funzione genica nello sviluppo può essere dissezionata sperimentalmente.

A causa della conservazione evolutiva della funzione genica e della trattabilità sperimentale, il C. elegans rappresenta un “organismo modello” ideale per studiare i meccanismi genetici e molecolari di base dello sviluppo umano e delle malattie. Gli studi su C. elegans sono rilevanti per le malattie umane come il cancro, la neurodegenerazione (ad esempio il morbo di Alzheimer), le disabilità e le sindromi del neurosviluppo, le distrofie muscolari e l’invecchiamento, che non è esso stesso una malattia ma influenza le altre malattie menzionate. Infatti, i meccanismi genetici importanti nel cancro (segnalazione dell’oncogene Ras e Bcl), nell’invecchiamento (segnalazione dell’insulina) e nello sviluppo del sistema nervoso (segnalazione di UNC-6/Netrin) sono stati identificati per la prima volta usando C. elegans.

C. elegans con espressione della proteina fluorescente verde (gfp) nei neuroni.