I padri potrebbero avere la capacità di trasmettere un potenziamento dell’apprendimento ai loro figli grazie a cambiamenti molecolari nel loro sperma, secondo una nuova ricerca proveniente dalla Germania.
In uno studio pubblicato su una rinomata rivista scientifica, i ricercatori del Centro tedesco per le malattie neurodegenerative (DZNE) e del Centro medico universitario di Göttingen hanno descritto come sono arrivati a questa scoperta attraverso esperimenti condotti su topi.
Hanno osservato che un ambiente stimolante, caratterizzato da un’abbondante attività fisica, non solo ha migliorato le capacità di apprendimento nei topi maschi adulti, ma ha anche trasmesso questo beneficio alla loro prole.
Ulteriori analisi hanno rivelato che questo effetto si trasmette tramite modifiche nelle molecole di RNA presenti nello sperma dei padri.
I ricercatori hanno identificato due specifiche molecole di microRNA, denominate miRNA212 e miRNA132, come le principali responsabili di questo fenomeno. Questi microRNA sono un gruppo di molecole che regolano l’attività genica senza alterare il DNA sottostante.
Questo nuovo studio offre ulteriori prove a sostegno di un processo di ereditarietà «epigenetico», in cui le competenze e le esperienze possono essere trasmesse alla generazione successiva senza coinvolgere modifiche al DNA stesso.
Eredità epigenetica
Nel loro articolo, André Fischer, professore nel Dipartimento di Psichiatria e Psicoterapia presso il DZNE, e i suoi collaboratori riassumono le recenti scoperte relative ai «meccanismi non genetici» dell’ereditarietà.
Questi meccanismi rientrano nel campo emergente dell’epigenetica, dove gli scienziati stanno accumulando prove sempre più solide su come i fattori ambientali, come stile di vita e dieta, influenzino lo sviluppo biologico e la salute delle generazioni successive.
I meccanismi epigenetici alterano l’espressione genica senza modificare il DNA stesso. Tali cambiamenti influenzano l’attività cellulare attivando o disattivando geni e variando i modelli di produzione proteica, per esempio.
Studi recenti indicano che i cambiamenti epigenetici possono essere trasmessi attraverso lo sperma. Una ricerca presentata di recente in conferenza ha dimostrato che l’esposizione a uno stress lieve e prolungato può modificare lo sperma nei topi maschi, influenzando lo sviluppo cerebrale della loro prole.
Esercizio e plasticità sinaptica
Il professor Fischer e i suoi colleghi notano che l’esercizio fisico, combinato con l’allenamento cognitivo, noto come «arricchimento ambientale», è riconosciuto per ridurre il rischio di diverse malattie, comprese quelle neurologiche.
Studi condotti su ratti e umani hanno mostrato che l’arricchimento ambientale può incrementare la «plasticità sinaptica», un fenomeno che determina l’efficacia della comunicazione tra le cellule cerebrali, riconosciuta anche come la base biologica dell’apprendimento.
Anche se ricerche precedenti hanno dimostrato che l’allevamento di topi in ambienti arricchiti porta a una maggiore plasticità sinaptica nella loro prole, rimane incerto se questo fenomeno si verifichi anche se l’esposizione avviene solo in età adulta.
Inoltre, il meccanismo attraverso il quale si eredita la plasticità sinaptica rimane poco chiaro, come sottolineano gli autori. Per il loro esperimento, sono stati utilizzati due gruppi di topi maschi. Un gruppo ha sperimentato un arricchimento ambientale, caratterizzato da ampie opportunità di esercizio, per un periodo di dieci settimane, mentre l’altro gruppo è rimasto in «gabbie domestiche».
I risultati hanno mostrato che i topi sottoposti ad arricchimento ambientale presentavano un «aumento significativo» dell’attività sinaptica nell’ippocampo, una regione cerebrale cruciale per l’apprendimento.
Il beneficio trasmesso attraverso l’RNA dello sperma
Nella fase successiva dello studio, i ricercatori hanno utilizzato altri due gruppi di topi maschi adulti, sottoponendoli allo stesso regime, ma accoppiandoli con femmine domestiche dopo dieci settimane.
I risultati hanno mostrato che la progenie dei maschi esposti all’arricchimento ambientale ha mostrato un’attività sinaptica dell’ippocampo aumentata rispetto alla progenie dei maschi di controllo.
Gli autori evidenziano che, dato che le madri non avevano mai vissuto l’arricchimento ambientale, il beneficio deve necessariamente derivare dai padri.
In ulteriori esperimenti, i ricercatori hanno estratto l’RNA dallo sperma dei padri e lo hanno iniettato in cellule uovo di topo fecondate.
È emerso che la progenie delle uova contenenti RNA di topi spermatozoi esposti all’arricchimento ambientale durante l’età adulta presentava «una maggiore plasticità sinaptica e capacità di apprendimento» rispetto alla prole derivante da uova con RNA di sperma di topi di controllo.
I ricercatori hanno concluso che l’arricchimento ambientale, ovvero una maggiore attività fisica e mentale in età adulta, può migliorare le capacità cognitive nella prole, trasmettendo il beneficio attraverso l’RNA dello sperma.
Utilizzando iniezioni più precise di RNA, il team ha cercato di identificare le molecole di RNA esatte responsabili di questa eredità epigenetica legata al potenziamento delle capacità di apprendimento. Hanno rilevato che le molecole miRNA212 e miRNA132 rappresentano la maggior parte di queste.
«Per la prima volta, il nostro lavoro collega specificamente un fenomeno epigenetico a determinati microRNA», ha commentato il Professor André Fischer.
Nuovi Studi e Scoperte del 2024
Nel 2024, ricerche recenti hanno ulteriormente approfondito la relazione tra attività fisica e funzioni cognitive, suggerendo che l’esercizio regolare non solo migliora la salute fisica, ma potenzia anche le connessioni neurali, facilitando l’apprendimento e la memoria.
Studi condotti su gruppi di giovani adulti hanno mostrato che l’attività fisica moderata è correlata a migliori punteggi nei test di memoria e attenzione. Inoltre, la ricerca ha rivelato che l’allenamento aerobico può aumentare il volume dell’ippocampo, una struttura cerebrale fondamentale per l’apprendimento.
Inoltre, esperimenti su animali hanno dimostrato che l’esercizio fisico può indurre cambiamenti epigenetici nei neuroni, suggerendo che una vita attiva può influenzare non solo la generazione attuale, ma anche le future generazioni, fornendo così una nuova dimensione alla comprensione dell’ereditarietà epigenetica.
Queste scoperte sottolineano l’importanza di uno stile di vita attivo non solo per il benessere fisico, ma anche per lo sviluppo cognitivo dei figli, aprendo la strada a nuove strategie di intervento per migliorare la salute mentale e le capacità di apprendimento nelle popolazioni più giovani.
