Contributo dell’epigenetica alla risposta ambientale

Le condizioni del campo geotermico includono alta temperatura del suolo, livelli di anidride carbonica (CO2) estremamente elevati e bassi livelli di ossigeno, e una maggiore biodisponibilità di metallo. Un ambiente così duro sarebbe letale per la maggior parte degli organismi, quindi, un’iniziativa finanziata dall’UE ha studiato il lombrico L. rubellus per determinare come possa tollerare l’ambiente circostante.

Il progetto EPIWORM (Finding the ghost in the genome: Assessing the contribution of epigenetics to environmental plasticity in the soil sentinel Lumbricus rubellus) ha studiato le alterazioni nel paesaggio epigenetico causate dall’esposizione a contaminanti ambientali. Il consorzio ha voluto determinare se il controllo epigenetico è un ulteriore meccanismo per regolare le risposte del genoma delle popolazioni di lombrichi.

I partner del progetto hanno ipotizzato che fattori di stress ambientale, sotto forma di contaminanti, influenzano direttamente l’espressione di geni specifici. Il risultato è una maggiore plasticità fenotipica e una base meccanicistica che determina la risposta dell’organismo agli stimoli derivanti dai fattori di stress.

A San Miguel sono stati selezionati due siti. Il primo è stato Furnas, che presenta la maggiore attività vulcanica di tutto l’arcipelago delle Azzorre, e il secondo Macela, in cui l’attività vulcanica è assente. Anche se le concentrazioni di metalli erano simili nei due siti, il territorio di Furnas era caratterizzato da alte temperature, ipossia relativa, livelli estremamente elevati di CO2 e relativa acidità.

I ricercatori hanno mappato i cambiamenti epigenetici eseguendo l’immunoprecipitazione metilata del DNA su campioni di lombrichi polverizzati, offrendo la prima descrizione dei modelli di metilazione dei lombrichi.

I dati anche consentito anche lo sviluppo di un software in grado di eseguire rapidamente analisi investigative di insiemi di dati epigenetici su larga scala. Inoltre, i ricercatori hanno preparati delle librerie per piccole sequenze di RNA e hanno identificato per la prima volta il microRNA (miRNA) del lombrico Amynthas gracilis. Il miRNA è risultato importante per l’adattamento dell’organismo alle condizioni vulcaniche, oltre ad avere funzioni di regolamentazione specifici della popolazione.

Gli scienziati hanno anche studiato l’associazione spaziale delle variazioni epigenetiche con i luoghi che presentavano un’espressione alterata generando dati di sequenze di RNA. Quindi, è stata individuata una serie di percorsi associati con la sopravvivenza in un ambiente con numerosi fattori di stress, compresi i geni coinvolti nella risposta dell’organismo a ipossia, ipercapnia, stress da calore e metalli.

Il progetto EPIWORM ha anche studiato l’epidermide dei lombrichi nei terreni vulcanici e non vulcanici per determinare la relazione funzionale tra i cambiamenti epigenetici e le risposte fenotipiche. I risultati hanno mostrato che i lombrichi rispondono ai cambiamenti dal punto di vista epigenetica tramite la regolazione dei cambiamenti dell’espressione genica, nonché delle informazioni sulla sequenza basale, che viene modificata a seguito dell’adattamento.