Le nostre cellule si sostituiscono, perché non mutano? Perché non evolviamo individualmente?

"Gli organismi sono solo un mucchio di cellule", afferma John W. Pepper (Università dell'Arizona).

E come tutti sanno dalla biologia del liceo, le cellule si riproducono dividendo e facendo copie di se stesse. Quando ciò accade, si commettono errori eccessivi e si producono copie imprecise. La maggior parte di questi errori – mutazioni – non sono adatti alla sopravvivenza e scompaiono. Altri hanno vantaggi di sopravvivenza e continuano a replicarsi. E questa è l'evoluzione.

Quindi potresti chiedere, se questo è ciò che sta accadendo nel nostro corpo, perché i singoli individui non si evolvono nel tempo? Perché sei più o meno la stessa persona, tranne che più vecchia di te, di dieci anni fa?

Perché, dice Pepper, la semplice divisione cellulare non è il modo in cui gli organismi umani sostituiscono le loro cellule.

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Sebbene il Rasoio di Occam ci informi che il più semplice è spesso il migliore, Pepper indica un processo piuttosto goffo e inelegante con il quale le cellule umane si sostituiscono – ed evita la mutazione nella vita di una persona.

Per sostituirsi, le cellule hanno bisogno di riprodursi e proliferare. Secondo Pepper, le cellule staminali indifferenziate portano il peso di iniziare la riproduzione delle cellule per semplice divisione. Egli ipotizza che le cellule staminali non si evolvano perché le loro popolazioni sono in gran parte "piccole e quiescenti". Quando si riproducono, inizialmente cambiano solo un po ', abbastanza per produrre un nuovo tipo di cellule – cellule transitorie amplificatrici (TAC) – che dividono, e quindi proliferano, più volte, ogni volta che diventano più differenziati, fino a quando non sono cellule mature, che non possono né riprodursi né replicarsi.

Le nuove cellule, poiché non possono riprodursi, sono vicoli ciechi evolutivi. "Un tessuto può includere una serie di diversi stadi TAC, ognuno dei quali risulta dalla divisione dello stadio precedente. Queste cellule sono transitorie nel senso che proliferano solo per un periodo di tempo limitato prima che diventino differenziate dal punto di vista terminale e alla fine vengono eliminate dal tessuto. Amplificano il potenziale proliferativo delle cellule staminali somatiche, poiché ogni stadio del TAC raddoppia il numero di cellule discendenti che alla fine derivano dalla divisione di una cellula staminale somatica ", scrive Pepper nel suo articolo," Modelli di differenziazione cellulare animale sopprimono l'evoluzione somatica " con i colleghi Kathleen Sprouffske, Carlo C. Maley (PloS Computational Biology, 2007).

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Per le cellule altamente differenziate, perdere la capacità di riprodursi faceva parte del trade-off di diventare parte di un organismo multicellulare.

"Devono essere parte di qualcosa di più potente", ha detto Pepper. "Qualcosa che è stato difficile da mangiare e bravo a mangiare altre cose."

Quindi se il processo in più fasi della riproduzione e della proliferazione cellulare sopprime l'evoluzione e il cambiamento delle cellule, perché invecchiamo?

"L'evoluzione somatica è stata proposta come una fonte fondamentale di senescenza. Abbiamo dimostrato che la differenziazione seriale può ridurre l'evoluzione somatica, ma non eliminarla completamente. È necessaria una certa proliferazione delle cellule staminali e l'auto-rinnovamento dei TAC può essere causato da mutazioni somatiche sporadiche che interrompono la differenziazione normale. Rallentando l'evoluzione somatica, la differenziazione seriale può non eliminare completamente la senescenza, ma ritardarla fino alla vecchiaia ", scrive Pepper.

In altre parole, se sostituivamo singole celle per divisione semplice, gli errori associati all'invecchiamento potrebbero verificarsi abbastanza rapidamente. Con le cellule staminali del processo muti-stage ai TAC, vi è un aumento più lento dei cambiamenti caratteristici dell'invecchiamento su un periodo più lungo.

Questa ricerca ha anche implicazioni per la ricerca sul cancro. Il cancro è una divisione cellulare impazzita.

Detto semplicemente da Pepper, "Quando le cellule raggiungono il punto in cui si dividono costantemente, invece che solo quando necessario, sono cellule cancerogene".

Aggiunge: "Se capisci le condizioni in cui cooperano, puoi capire le condizioni in cui la cooperazione si rompe. Il cancro è una rottura della cooperazione ".

E così potrebbe essere il processo di invecchiamento.

Pepper JW, Sprouffske K, Maley CC, 2007 Modelli differenziati delle cellule animali Sopprimono l'evoluzione somatica. PLoS Comput Biol 3 (12): e250. doi: 10.1371 / journal.pcbi.0030250

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