La mappa molecolare del sistema nervoso del moscerino della frutta svela come i neuroni conservino la memoria della propria nascita per organizzare il cervello. Lo studio, condotto dall’Istituto di Neuroscienze del Cnr di Milano con l’MRC Laboratory of Molecular Biology di Cambridge, è stato pubblicato sulla rivista Nature.
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Dalla rete del connettoma all’identità cellulare
Comprendere come il sistema nervoso riesca a generare migliaia di tipi neuronali differenti e ad assemblarli in circuiti funzionali rappresenta una sfida fondamentale per la neurobiologia. Per rispondere a questo interrogativo, i ricercatori hanno analizzato il cordone nervoso della Drosophila melanogaster, la struttura corrispondente al midollo spinale dei vertebrati.
Il moscerino della frutta costituisce uno degli organismi modello più importanti per la scienza moderna. Recentemente questa specie è diventata il primo animale di cui si conosce la rete completa delle connessioni cerebrali, definita connettoma. La mappa molecolare aggiunge un elemento cruciale a questa mappa anatomica. Il lavoro chiarisce sia i legami fisici tra le cellule, sia il percorso con cui ogni elemento acquisisce la propria identità specifica.
Il codice a barre molecolare e le origini dello sviluppo
La mappatura ha evidenziato un principio organizzativo inedito all’interno dell’architettura neurale. L’ordine cronologico di generazione delle cellule ne determina le caratteristiche future.
L’origine temporale lascia una traccia permanente. Erika Donà, ricercatrice dell’Istituto di Neuroscienze del Cnr che ha guidato la ricerca con Sebastian Cachero e Greg Jefferis dell’MRC Laboratory of Molecular Biology, chiarisce la rilevanza dei dati raccolti: «Abbiamo scoperto che ogni neurone conserva una sorta di «codice a barre molecolare» che riflette l’ordine in cui è stato generato durante lo sviluppo. Questo meccanismo, già ipotizzato in parte nel midollo spinale dei mammiferi, emerge qui per la prima volta a livello dell’intero sistema nervoso, offrendo una prospettiva globale su come nasce e si organizza la diversità neuronale».
Differenze tra i sessi e la piattaforma di dati aperti
L’indagine simultanea su individui di entrambi i sessi ha fatto luce sui meccanismi alla base del dimorfismo sessuale. La morte cellulare programmata gioca un ruolo inaspettato nello sviluppo embrionale. Questo processo elimina specifiche cellule per consentire la formazione di neuroni usati esclusivamente dai maschi. Cellule nate nello stesso momento seguono programmi genetici differenti a seconda del sesso dell’organismo. Le connessioni e le caratteristiche anatomiche prendono strade diverse.
Oltre alle scoperte biologiche, la ricerca offre uno strumento concreto per la comunità scientifica globale. Gli autori hanno pubblicato una piattaforma online aperta che permette di esplorare e scaricare l’intero database di informazioni. Un passo decisivo per integrare dati molecolari, anatomici e funzionali, accelerando gli studi sull’organizzazione del cervello animale.
