Il mosaico del DNA nel tuo cervello

Potresti pensare che il tuo DNA sia una sequenza unica, ma il tuo cervello ha altre idee.

Fonte: iStock / Victor Tongdee

Ci è stato insegnato che ognuno di noi ha il nostro unico DNA, un codice genetico che è una definizione fissa e sacrosanta del nostro essere, copie identiche ospitate in ogni cellula del nostro corpo. Quando sputiamo in una tazza e la mandiamo a 23andMe o Ancestry, loro sequenzieranno questo DNA e ci diranno la storia di chi siamo e da dove veniamo. Ma per quanto riguarda dove stiamo andando e cosa diventiamo?

C’è anche una storia genetica, una cosa piuttosto inaspettata.

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Variabilità genetica nel cervello

Si scopre che i neuroni del tuo cervello sono più occupati con il loro DNA di quanto inizialmente immaginato. Fino al 40 percento dei tuoi neuroni contiene DNA con porzioni lunghe cancellate o duplicate. Ciò significa che i genomi all’interno dei tuoi neuroni sono stati tagliati, modificati o copiati durante la tua vita. Inoltre, questo è accaduto in modi leggermente diversi dal neurone al neurone. Complessivamente, ciò si traduce in migliaia di mutazioni nel vostro paesaggio neuronale, quasi l’adempimento per eccellenza che gli scienziati avevano precedentemente immaginato. Oggi, gli scienziati del Salk Institute [1] e altrove paragonano la genetica del cervello umano a un mosaico, un collage di diversi elementi che ancora si uniscono come un pezzo d’arte coesivo. Mike McConnell, un autore su un articolo del Salk Institute, sottolinea che questa scoperta modifica le stesse domande che i neuroscienziati stanno chiedendo: “Non stiamo più dicendo: ‘I neuroni hanno genomi diversi? Stiamo dicendo: “Vediamo come è importante.”

Personalizzazione molecolare

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Un modo che conta è in relazione all’espressione genica – la lettura dei geni all’interno del nostro DNA al fine di sintetizzare le proteine ​​che codificano. Gli scienziati sanno da tempo che non tutti i geni sono espressi nello stesso modo. Alcuni non sono mai espressi. Altri debuttano solo in determinati orari o in condizioni specifiche. Anche la posizione è importante. Ad esempio, il modo in cui i tuoi geni vengono letti e integrati nel funzionamento interno delle tue cellule è diverso nello stomaco rispetto al fegato, alla pelle o agli occhi, in altre parole, gli organi hanno bisogno di una serie differenziale di proteine ​​o di lavoratori molecolari funzionare. L’approccio selettivo o personalizzato all’espressione genica consente a ciascuno dei vostri organi di generare i lavoratori molecolari di cui hanno bisogno e di evitare di produrre lavoratori che sarebbero dannosi per il funzionamento di quell’organo. Un enzima acido dello stomaco, ad esempio, avrebbe devastato i tuoi occhi.

L’espressione genica è particolarmente importante per il cervello e il cervello umano per quello. Ad esempio, quando si confronta il cervello umano con altri mammiferi, è il cervello umano che esibisce i più alti livelli di espressione genica. E sebbene gli scienziati non possano essere sicuri del perché questo possa essere, le attuali ipotesi suggeriscono che questo più alto livello di espressione genica consente al cervello umano di operare a livelli più alti di attività neuronale.

Tuttavia, gli aspetti specifici dell’espressione genica nel cervello vengono ancora portati alla luce e, come spesso accade, più gli scienziati apprendono, più diventa complicata l’immagine. Recenti ricerche, per esempio, stanno rivelando come l’ambiente abbia un ruolo enorme nell’espressione genica, dove il tuo set unico di esperienze personali ha un profondo impatto su quali geni specifici sono espressi nel tuo cervello. Forse impone anche come i neuroni tagliano, copiano e modificano il loro DNA.

Dare un senso alla diversità genetica neuronale

La diversità nel DNA tra i neuroni aggiunge un ulteriore livello di complessità a questo processo di espressione genica personalizzata. Non solo i tuoi geni vengono espressi in modo selettivo e differenziato in risposta alle tue esperienze di vita, il codice stesso che viene espresso differisce tra i tuoi singoli neuroni. Non sorprende, quindi, che i singoli geni che vengono espressi nel tuo cervello variano selvaggiamente dalla persona seduta accanto a te.

E poiché l’espressione genica corrisponde alla produzione di varie molecole che definiscono il modo in cui il tuo cervello opera a livello neuronale, questa variabilità non sarà solo mostrata come differenze nel modo in cui pensi, senti e agisci rispetto a quelli intorno a te, ma anche probabilmente sarà visibile nelle letture dell’attività cerebrale. Comprendere questi collegamenti può raccontare la storia genetica di ciò che diventiamo, mettendo in evidenza l’immensa diversità tra le persone e l’unicità di te in ogni punto della tua vita.

Come ha detto l’entomologo americano Gene E. Robinson:

I cervelli fanno di più che dirigere il nostro comportamento. Costruiscono le nostre esperienze in una percezione coerente del mondo. Questo mondo sarà unico per ognuno di noi come la nostra storia personale, con il potenziale di essere soleggiato, nuvoloso o pieno di ombre. Se riusciamo a diventare abili nel codice in cui i nostri cervelli vanno avanti, forse possiamo imparare a dare a queste narrazioni una spinta nella giusta direzione, e inondare il mondo di ogni persona con la luce.

Riferimenti

[1] McConnell, M., Lindberg, M., Brennand, K., Piper, J., Voet, T., e Cowing-Zitron, C. et al. (2013). Variazione del numero di copie del mosaico nei neuroni umani. Science, 342 (6158), 632-637. doi: 10.1126 / science.1243472