Questo è un po 'diverso dal mio solito post sul blog. È una riflessione sull'evoluzione dell'orecchio dei mammiferi, risalente al tempo in cui mammiferi e uccelli decollarono in direzioni separate sull'albero evolutivo. È stato scritto per un giornale scientifico, che ha deciso di non pubblicarlo perché è un saggio piuttosto che un pezzo segnalato. Ma alcuni lettori potrebbero essere interessati quanto me a vedere questa confluenza di eventi.
Aggiungete un altro problema all'udito al fatto che 300 milioni di anni fa quando i mammiferi si separavano dagli uccelli, gli uccelli in qualche modo ottenevano l'offerta migliore. Gli esseri umani oggi pagano il prezzo in una suscettibilità all'ipoacusia irreversibile.
Negli ultimi dieci anni sappiamo che gli uccelli, come i pesci, possono rigenerare le cellule dei capelli, le minuscole cellule vulnerabili nell'orecchio interno che sono essenziali per spingere i segnali sonori al cervello. Cosa serve per assordare un uccello? Forse una collisione con un grattacielo di vetro, un groviglio con un falco, un assistente di laboratorio che distrugge deliberatamente le cellule ciliate dell'uccello.
Tuttavia le cellule sono danneggiate, si rigenerano in pochi giorni e l'uccello sordo può sentire di nuovo, proprio come ha fatto prima del danno. Può succedere più e più volte. Non così con i mammiferi. Una volta che un mammifero perde il suo udito a causa del danno nell'orecchio interno, è permanente.
Abigail Tucker e colleghi del Kings College di Londra hanno ora scoperto che gli esseri umani sono venuti fuori dalla parte corta di quella divergenza evolutiva anche in termini di orecchio medio. Gli esseri umani sono più inclini degli uccelli o dei rettili alle infezioni dell'orecchio, in particolare per "incollare l'orecchio", un accumulo di liquido nell'orecchio medio che può portare a problemi all'orecchio cronico nei bambini.
Se le orecchie umane potessero essere stimolate a rigenerare le cellule ciliate, rappresenterebbe una potenziale cura per le centinaia di milioni di persone in tutto il mondo che hanno il tipo di perdita uditiva causata da rumore, esposizione a farmaci dannosi, malattie e vecchiaia. Se l'orecchio medio potesse essere indotto a cambiare la natura del suo rivestimento, ciò significherebbe un minor numero di infezioni all'orecchio, compresa l'otite media, che è una delle principali cause di perdita dell'udito nei bambini, specialmente nei paesi in via di sviluppo.
Cercando di capire come uccelli e pesci ripristinano le cellule dei capelli, e quindi replicando il processo nell'uomo, ha occupato decine di ricercatori nelle università di tutto il mondo per gran parte dell'ultimo decennio. Nel 2010, Stefan Heller, a Stanford, ha annunciato un importante passo avanti, quando è riuscito a rigenerare le cellule ciliate in un mammifero (un topo) utilizzando la terapia con cellule staminali. All'università di Washington, Ed Rubel ed i suoi colleghi hanno prodotto con successo nuove cellule ciliate funzionanti in un mammifero, utilizzando la terapia con cellule staminali. È molto lontano dal mouse all'uomo, ma i primi passi sono stati fatti.
Cosa hanno guadagnato i mammiferi in questo compromesso evolutivo? Gli uccelli hanno molte più cellule ciliate rispetto ai mammiferi e coprono una regione più ampia dell'orecchio interno, in schemi ordinatamente organizzati. Le cellule ciliate umane sono disposte su quattro file, come soldati in piedi sull'attenti. Le cellule ciliate umane sono altamente specializzate e si collegano a specifici recettori di frequenza, il che consente un migliore udito su un ampio spettro, compreso l'udito ad alta frequenza, essenziale per la comprensione del parlato.
Per quanto riguarda l'orecchio medio, il compromesso è stato anche un guadagno nell'udire l'acutezza. L'orecchio medio di mammifero contiene tre ossa: il martello, l'incudine e la staffa (che è l'osso più piccolo del corpo). Queste tre ossa collegate si trovano in una cavità piena d'aria, che consente loro di raccogliere le vibrazioni dal timpano. Dal malleus fino all'incavo alla staffa, le vibrazioni passano all'orecchio interno, attraverso la finestra ovale. Le ossa danno alle onde sonore una spinta in più, forse (alcuni pensano) anche fornendo una migliore amplificazione del suono.
Le cellule cigliate nell'orecchio interno raccolgono il segnale e attraverso una serie di passaggi lo trasmettono attraverso il nervo uditivo al cervello, che lo sente come un suono: la parola o il tuono o un cane che abbaia. Se il danno si verifica nell'orecchio medio, le vibrazioni non raggiungono mai l'orecchio interno.
Ma qual è il colpevole che permette questo accumulo di liquidi collosi nei mammiferi ma non negli uccelli o nei rettili? Ritorna a quella divisione evolutiva. Le orecchie di uccelli e rettili hanno un solo osso che trasferisce il suono dal timpano all'orecchio interno. Nell'orecchio dei mammiferi, le tre ossa si trovano in una cavità rivestita con due diversi tipi di cellule, alcune delle quali sono collegate a quelle della tromba di Eustachio e alcune relative al tubo neurale. Le cellule della tromba di Eustachio sono pelose e aiutano a rimuovere i detriti dall'orecchio. Le cellule del tubo neurale sono lisce, lasciando quella parte dell'orecchio medio suscettibile all'infezione.
Il dottor Tucker ipotizza che il rivestimento cellulare "imperfetto" possa essersi evoluto per lasciare spazio al malleus, all'incudine e alla staffa. La parte liscia del rivestimento è un "problema evolutivo", come dice lei, e "non riesce a fornire un'efficace barriera contro l'infezione." (La ristrutturazione dell'orecchio interno ha avuto l'effetto corollario di creare una giuntura mandibolare che ha permesso ai primi mammiferi masticare, qualcosa che non è possibile nei rettili e negli uccelli. Ciò avrebbe permesso loro di mangiare un'ampia varietà di cibi).
A scapito di una maggiore propensione alle infezioni dell'orecchio medio, quindi, i mammiferi hanno ottenuto una migliore conduzione del suono (oltre a una disposizione dei denti più efficiente). E a discapito della capacità di rigenerare le cellule ciliate, i mammiferi hanno ottenuto un udito ad alta frequenza migliore.
La maggior parte dei mammiferi deve solo accettare il compromesso, ma gli umani no. Sappiamo come trattare le infezioni dell'orecchio medio e presto sapremo come rigenerare le cellule dei capelli. È una situazione vantaggiosa per tutti.