I padri possono essere in grado di trasmettere la capacità di apprendimento potenziato che deriva dall’essere fisicamente e mentalmente attivi attraverso i cambiamenti molecolari nel loro sperma, secondo una nuova ricerca dalla Germania.
In un articolo pubblicato sulla rivista, i ricercatori del Centro tedesco per le malattie neurodegenerative (DZNE) e il Centro medico universitario di Göttingen, sempre in Germania, spiegano come sono giunti a questa conclusione dopo aver studiato i topi.
Hanno scoperto che l’esposizione a un ambiente stimolante con un sacco di esercizio fisico non solo ha aumentato la capacità di apprendimento nei topi maschi adulti, ma anche che questo beneficio è stato ereditato dalla loro prole.
Ulteriori test hanno rivelato che l’effetto è stato trasmesso attraverso i cambiamenti nelle molecole di RNA nello sperma dei padri.
I ricercatori hanno identificato due specifiche molecole di microRNA – chiamate miRNA212 e miRNA132 – come principali responsabili. I microRNA sono un gruppo di molecole che controllano l’attività dei geni senza modificare il DNA sottostante.
Il nuovo studio fornisce ulteriori prove di un processo di ereditarietà “epigenetico” in cui le competenze possono essere trasmesse alla generazione successiva senza coinvolgere il DNA.
Eredità epigenetica
Nel loro articolo, l’autore senior dello studio André Fischer, professore nel Dipartimento di Psichiatria e Psicoterapia presso il DZNE, ei suoi colleghi riassumono le recenti prove di “meccanismi non genetici” dell’ereditarietà.
I meccanismi riguardano il campo emergente dell’epigenetica, in cui gli scienziati stanno raccogliendo sempre più prove di come i fattori ambientali – come lo stile di vita e la dieta – di una generazione influenzano lo sviluppo biologico, la salute e le malattie della generazione successiva.
I meccanismi epigenetici alterano l’espressione genica senza alterare il DNA. Essi influenzano l’attività cellulare attivando e disattivando i geni e modificando i modelli di produzione di proteine, per esempio.
Studi recenti suggeriscono che i cambiamenti epigenetici possono essere trasmessi attraverso lo sperma. La ricerca che è stata recentemente presentata a una conferenza, ad esempio, ha dimostrato che l’esposizione a una vita di lieve stress può alterare lo sperma nei topi maschi in modo tale da modellare lo sviluppo del cervello nella loro prole.
Esercizio e ‘plasticità sinaptica’
Il professor Fischer e colleghi osservano che l’esercizio fisico combinato con l’allenamento cognitivo – che chiamano “arricchimento ambientale” – è noto per ridurre il rischio di varie malattie, comprese quelle che colpiscono il cervello.
In particolare, studi su ratti e uomini hanno dimostrato che l’arricchimento ambientale può aumentare la “plasticità sinaptica”, che determina quanto bene comunicano le cellule cerebrali ed è anche riconosciuta come la base biologica dell’apprendimento.
Tuttavia, mentre gli studi hanno anche rivelato che l’allevamento di topi in ambienti arricchiti può portare ad una maggiore plasticità sinaptica nella loro prole, non è chiaro se questo è vero anche se l’esposizione avviene solo in età adulta.
Inoltre, il meccanismo attraverso il quale viene ereditata la maggiore plasticità sinaptica è scarsamente comprensibile, si noti agli autori.
Per il loro studio, gli scienziati hanno preso due gruppi di topi maschi. Hanno permesso ad un gruppo di sperimentare l’arricchimento ambientale, che includeva molto esercizio, per 10 settimane, mentre l’altro gruppo rimaneva in “gabbie domestiche”.
Scoprirono che rispetto ai topi in gabbia (i controlli), i topi che avevano sperimentato l’arricchimento ambientale mostrarono un “aumento significativo” dell’attività sinaptica nell’ippocampo, che è un’area del cervello che è importante per l’apprendimento.
Il beneficio viene trasmesso attraverso l’RNA di sperma
Nella fase successiva dello studio, i ricercatori hanno preso altri due gruppi di topi maschi adulti e li hanno sottoposti allo stesso regime, tranne che dopo 10 settimane li hanno accoppiati con femmine in casa.
I risultati del team hanno rivelato che la progenie dei topi maschi che avevano sperimentato l’arricchimento ambientale in età adulta aveva anche aumentato l’attività sinaptica dell’ippocampo, rispetto alla progenie dei controlli maschili.
Gli autori sottolineano che, dal momento che le madri non avevano mai sperimentato l’arricchimento ambientale, il beneficio deve essere trasmesso ai padri.
In ulteriori esperimenti, hanno estratto l’RNA dallo sperma del padre e l’hanno iniettato in cellule uovo di topo fecondate.
È stato scoperto che la progenie delle uova con RNA di topi spermatozoi che erano stati esposti all’arricchimento ambientale durante l’età adulta aveva “maggiore plasticità sinaptica e capacità di apprendimento” rispetto alla prole proveniente da uova con RNA di sperma da topi di controllo.
I ricercatori hanno concluso che l’arricchimento ambientale, o essere più attivi fisicamente e mentalmente, in età adulta può aumentare le capacità cognitive nella prole, e che questo viene trasmesso attraverso l’RNA di sperma.
Usando iniezioni più precise di RNA, il team ha quindi cercato di identificare le molecole di RNA esatte responsabili dell’eredità epigenetica della capacità di apprendimento potenziato. Hanno scoperto che miRNA212 e miRNA132 hanno rappresentato la maggior parte di esso.
“Per la prima volta, il nostro lavoro collega specificamente un fenomeno epigenetico ad alcuni microRNA”.
Prof. André Fischer
