Decifrazione delle nostre origini: Come gli esseri umani moderni hanno conquistato il freddo

La ricerca sul gene FTO variante rs1421085 T>C suggerisce che si sia evoluto per aiutare la sopravvivenza umana in climi freddi aumentando la termogenesi del grasso, spiegando possibilmente l'alta prevalenza nelle popolazioni che si sono spostate dall'Africa verso regioni più fredde. Questa scoperta collega tratti genetici associati all'obesità moderna ad adattamenti storici, sottolineando l'interazione complessa tra genetica ed evoluzione.

Ricerche recenti supportano la teoria "Out-of-Africa", mostrando come il gene FTO variante rs1421085 T>C abbia aiutato gli esseri umani ad adattarsi a climi più freddi potenziando la termogenesi nel tessuto adiposo bruno (BAT), fornendo un vantaggio in termini di sopravvivenza. La prevalenza di questa variante nelle regioni più fredde indica una selezione positiva, sebbene gli anomalie nel subcontinente indiano suggeriscano che le migrazioni storiche abbiano influenzato anche le frequenze genetiche. Questo studio sottolinea l'interazione complessa tra evoluzione, storia e genetica, rendendo necessaria ulteriore esplorazione sull'adattamento umano.

“Chi siamo e da dove veniamo?” Questa domanda fondamentale ha affascinato l'umanità per millenni. La teoria ampiamente accettata "Out-of-Africa (OOA)" sostiene che gli esseri umani moderni, Homo sapiens, abbiano avuto origine in Africa. Le prove suggeriscono che un piccolo gruppo di esseri umani moderni abbia migrato dall'Africa circa 70.000 anni fa, e si ritiene che quasi tutti gli esseri umani al di fuori dell'Africa oggi siano discendenti di questi pionieri precoci.

Africa ha protetto gli esseri umani moderni dalle condizioni di freddo estremo durante le ere glaciali. Gli esseri umani preistorici si sono adattati ai requisiti di dissipazione del calore per correre sulle savane dell'Africa orientale perdendo il folto pelo corporeo. Tuttavia, quando gli antenati degli esseri umani moderni hanno lasciato l'Africa, hanno incontrato le stesse sfide di sopravvivenza dei pionieri precedenti: come mantenere caldo il corpo in climi estremamente freddi. Ci sono tracce nel genoma umano che riflettono gli adattamenti evolutivi dei nostri antenati che hanno sopportato ambienti estremi?

Studi di associazione a livello genomico (GWAS) hanno significativamente avanzato la genetica delle malattie e fornito strumenti preziosi per esplorare gli eventi evolutivi umani. Nel 2007, un cluster di polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) all'interno dell'introne 1 del gene FTO (associato alla massa grassa e all'obesità) è stato identificato come il maggiormente associato al rischio di obesità. Tuttavia, non era chiaro se questi SNP contribuissero direttamente allo sviluppo dell'obesità. Il punto di svolta è arrivato nel 2015 quando Claussnitzer et al. hanno pubblicato un articolo di rilevanza nel New England Journal of Medicine.

Lo studio ha individuato per la prima volta la variante rs1421085 T>C all'interno del cluster di SNP FTO, dimostrando che questa variante inibiva l'espressione di UCP1 (proteina di disaccoppiamento 1), un gene fondamentale per la termogenesi, e riduceva la capacità termogenica delle cellule di grasso beige umane differenziate. Sebbene questo studio sembri chiarire il meccanismo molecolare delle varianti di FTO nell'obesità, si nota una mancanza di prove dirette in vivo a supporto di questi risultati.

Nel 2023, un gruppo di ricerca ha pubblicato un articolo su Nature Metabolism che ha messo in discussione le conclusioni sopra citate. I risultati hanno mostrato che i topi portatori degli alleli CC omozigoti mostravano una termogenesi migliorata nel tessuto adiposo bruno (BAT) e una resistenza all'obesità indotta dalla dieta ricca di grassi. I topi portatori degli alleli CC hanno mostrato una temperatura corporea di circa 6 °C superiore rispetto a quelli con gli alleli TT quando esposti a una stanza fredda (4 °C). Questi risultati ci hanno portato a ipotizzare che la variante rs1421085 T>C potrebbe essere correlata all'adattamento dei mammiferi agli ambienti freddi.

Per indagare ulteriormente se la variante rs1421085 T>C influisca sulla termogenesi negli esseri umani, abbiamo recentemente condotto uno studio utilizzando il tessuto adiposo bruno fetale umano ottenuto da campioni abortivi a causa di difetti dello sviluppo. I risultati hanno dimostrato che i portatori dell'allele TC avevano un'espressione maggiore di UCP1 nel tessuto adiposo bruno rispetto ai portatori dell'allele TT, in linea con le osservazioni precedenti del team nei topi. Questa scoperta ci ha spinti a rivalutare il collegamento tra la variante rs1421085 T>C, l'obesità e i processi evolutivi umani. Potrebbe l'espansione di questa variante essere attribuita alla selezione positiva per l'adattamento umano agli ambienti freddi?

Negli ultimi 100.000 anni, gli esseri umani moderni si sono migrati da basse latitudini ad alte latitudini, passando da zone tropicali e temperate a regioni più fredde, e passando da società di cacciatori-raccoglitori a stili di vita agricoli e pastorali. Questi cambiamenti ambientali hanno imposto pressioni evolutive che hanno giocato un ruolo cruciale nella modellazione della diversità fenotipica tra popolazioni diverse. Ad esempio, la popolazione Inuit che risiede nella fredda regione artica si basa pesantemente sui pesci marini ricchi di acidi grassi polinsaturi omega-3 (PUFA) per la loro dieta. Il segnale più evidente di selezione positiva è osservato all'interno del gene desaturasi degli acidi grassi (FADS). Notevolmente, queste varianti genetiche erano inizialmente associate a caratteristiche di altezza nelle popolazioni generali. Potrebbe un meccanismo comparabile di selezione positiva chiarire la narrazione dietro la variante rs1421085 T>C?

Pertanto, facendo uso di un'analisi sistematica della frequenza dell'allele C rs1421085 tra diversi gruppi ancestrali, abbiamo osservato una marcata correlazione inversa tra la frequenza dell'allele C e le temperature medie della terra a gennaio. Questo modello osservato indica che "più fredda è la posizione, più alta è la frequenza di questa variante". Al contrario, non è stata trovata alcuna correlazione tra la frequenza e le longitudini o altitudini tra le popolazioni. Interessantemente, lo spostamento graduale della frequenza dell'allele C ha seguito la "mappa dello spostamento migratorio degli esseri umani moderni" precedentemente documentata. Sulla base di questi risultati umani e sui topi, che includono esperimenti sia in vitro che in vivo, e considerando i modelli di distribuzione genetica delle popolazioni euroasiatiche e africane, abbiamo proposto un'ipotesi che la notevole varianza nella frequenza dell'allele C tra le popolazioni dall'Africa all'Eurasia potrebbe essere determinata da meccanismi di selezione positiva legati a diversi livelli di stress da freddo.