Perché gli esseri umani possono vedere colori che i cani non possono? Nuove ricerche spiegano il motivo.

Studi recenti rivelano che lo sviluppo di cellule sensibili al colore cruciali per la visione umana, coltivate in condizioni di laboratorio, è influenzato dall’acido retinoico invece che dagli ormoni tiroidei. Di conseguenza, la nostra comprensione del daltonismo, della perdita della vista e della genetica della percezione dei colori è destinata a svilupparsi in modo significativo, migliorando il potenziale per futuri trattamenti per i disturbi della vista.

Gli scienziati sono riusciti a far crescere la retina umana in laboratorio, un risultato che li ha portati a scoprire che i derivati ​​della vitamina A sono responsabili della creazione di cellule che consentono agli esseri umani di comprendere un ampio spettro di colori. È interessante notare che questa capacità di comprensione del colore non è presente nei cani, nei gatti o in molti altri mammiferi.

L'autore Robert Johnston, professore associato di biologia, ha dichiarato: "Gli organoidi retinici che abbiamo sviluppato ci hanno concesso la capacità di comprendere per la prima volta questo tratto peculiare dell'uomo". Ha anche sottolineato la gravità della questione su cosa distingue gli esseri umani e chi siamo come individui.

La ricerca pubblicata da PLOS Biology approfondisce la nostra comprensione del daltonismo, della perdita della vista legata all’età e di altre malattie legate alle cellule dei fotorecettori. Rivela anche come la retina umana trae istruzioni dalla genetica per formare particolari cellule che rilevano il colore. Inizialmente gli scienziati credevano che gli ormoni tiroidei controllassero questo processo.

I ricercatori sono stati in grado di manipolare le proprietà cellulari dell'organoide e hanno concluso che l'acido retinoico determina se un cono si differenzierà in rilevatori di luce rossa o verde. Tali coni di rilevamento della luce rossa si trovano solo negli esseri umani con una vista normale e nei primati ad essi strettamente imparentati.

Per anni, i ricercatori hanno creduto che lo sviluppo dei coni rossi fosse determinato in modo casuale, rilevando lunghezze d’onda rosse o verdi, con studi recenti che suggerivano che gli ormoni tiroidei potessero controllare questo processo. Tuttavia, sembra che i coni rossi provengano da un metodo specifico orchestrato dall'acido retinoico all'interno dell'occhio.

Il gruppo di ricerca ha scoperto che l’aumento dei livelli di acido retinoico durante le prime fasi di sviluppo degli organoidi determinava un numero maggiore di coni verdi. Al contrario, una riduzione dei livelli di acido retinoico ha alterato le istruzioni genetiche della retina determinando la formazione di coni rossi in uno stadio di sviluppo successivo.

Johnston ha lasciato intendere che l'acido retinoico viene prodotto in modo cruciale nelle prime fasi dello sviluppo e che i suoi tempi di produzione sono vitali per comprendere come si sviluppano le cellule dei coni. Sebbene possa esserci ancora un elemento di casualità, la scoperta fondamentale è l’importanza dell’acido retinoico in questo processo.

I coni rossi e verdi sono in gran parte identici, fatta eccezione per la proteina opsina responsabile della rilevazione della luce e della trasmissione dei dati relativi al colore al cervello. Una tecnica innovativa che rileva sottili differenze genetiche negli organoidi ha aiutato il gruppo di ricerca a osservare i cambiamenti nel rapporto dei coni nell’arco di 200 giorni.

Sarah Hadyniak, una co-ricercatrice che ha eseguito lo studio come studentessa di dottorato nel laboratorio di Johnston e ora associata alla Duke University, spiega: "Poiché possiamo regolare il rapporto tra globuli verdi e rossi negli organoidi, abbiamo la capacità di influenzare il piscina sia prevalentemente verde o rossa”. Ha sottolineato le sue potenziali implicazioni per una migliore comprensione del modo in cui l'acido retinoico modula i geni.

La ricerca ha coinvolto anche la mappatura del rapporto notevolmente variabile tra coni verdi e rossi nelle retine di 700 adulti, uno dei risultati sorprendenti dello studio secondo Hadyniak.

Johnston ha espresso il suo stupore per proporzioni così variabili di coni verdi e rossi, chiedendosi come ciò non sembri influenzare la visione di un individuo. Facendo un parallelo, ha osservato che se queste cellule controllassero la lunghezza del braccio umano, le variazioni risultanti sarebbero a dir poco sorprendenti.

Il team prevede di collaborare con altri laboratori Johns Hopkins per ulteriori studi come la degenerazione maculare, che porta alla perdita delle cellule visive che rilevano la luce al centro della retina. L'obiettivo finale è migliorare la loro comprensione di come i coni si collegano al sistema nervoso.

Johnston ha concluso con ottimismo: “Anche se potrebbe volerci del tempo, il nostro obiettivo è riuscire ad assistere le persone che soffrono di problemi di vista. Il fatto che possiamo sviluppare questi diversi tipi di cellule è un segnale molto positivo”.