Emma Teeling: Il segreto del genoma del pipistrello

Nella società occidentale, i pipistrelli sono spesso rappresentati come raccapriccianti, perfino malefici. La zoologa Emma Teeling ci incoraggia a rivedere il nostro atteggiamento verso i pipistrelli, la cui biologia unica e affascinante ci fornisce un'idea del nostro genotipo. (Registrato al TEDxDublin.)

Quello che voglio che facciate in questo momento

è pensare al mammifero che sto per descrivervi.

La prima cosa che vi dirò di questo mammifero

è che è fondamentale perché i nostri ecosistemi funzionino correttamente.

Se eliminiamo questo mammifero dai nostri ecosistemi,

semplicemente, non funzioneranno.

Questa è la prima cosa.

La seconda è che grazie alle uniche capacità sensoriali

del mammifero, se lo studiamo,

potremo farci un'idea dettagliata delle nostre malattie

sensoriali, come la cecità e la sordità.

E la terza affascinante caratteristica di questo mammifero

è che io credo fermamente che il segreto dell'eterna giovinezza

risieda proprio nel suo DNA.

Allora, state tutti pensando?

Dunque,

una creatura magnifica, vero?

Chi aveva pensato a un pipistrello?

Ah, vedo che metà del pubblico è d'accordo con me,

e ho molto lavoro da fare per convincere il resto di voi.

Ho avuto la grande fortuna negli ultimi 20 anni

di studiare questi mammiferi affascinanti e bellissimi.

Un quinto di tutti i mammiferi viventi è costituito da pipistrelli,

e hanno delle caratteristiche veramente uniche.

I pipistrelli che conosciamo oggi vivono su questo pianeta

da circa 64 milioni di anni.

Una delle cose eccezionali che fanno i pipistrelli

mammiferi è che volano, pur essendo mammiferi.

Il volo è qualcosa di intrinsecamente difficile.

Il volo degli invertebrati ha subito solo tre evoluzioni:

una nei pipistrelli, una negli uccelli,

e una negli pterodattili.

E il volo è molto dannoso a livello metabolico.

I pipistrelli si sono evoluti in modo da fronteggiare questo aspetto.

Ma un'altra caratteristica eccezionale dei pipistrelli

è che sanno sfruttare il suono

per percepire l'ambiente che li circonda. Usano l'ecolocalizzazione.

Cosa intendo con ecolocalizzazione --

emettono dalla laringe un suono che fuoriesce dalla bocca

o dal naso. L'onda sonora fuoriesce,

si riflette e rimbalza dagli oggetti che si trovano nell'ambiente,

poi i pipistrelli sentono questi echi

e trasformano l'informazione in un'immagine acustica.

E questo gli consente di orientarsi nell'oscurità totale.

In effetti, hanno un aspetto molto strano. Noi siamo umani.

Siamo una specie visuale. Quando gli scienziati si resero conto per la prima volta

che i pipistrelli usavano davvero i suoni per poter volare

e orientarsi e muoversi di notte, noi non ci abbiamo creduto.

Per un centinaio d'anni, nonostante le prove che mostravano

che è così che si comportano, non ci abbiamo creduto.

Ora, se guardate questo pipistrello, sembra un po' un alieno.

In effetti, il famosissimo filosofo Thomas Nagel

una volta ha detto: "Per sperimentare davvero una forma di vita aliena

su questo pianeta, dovreste chiudervi dentro una stanza

con un pipistrello che vola e usa l'ecolocalizzazione in totale oscurità."

E se guardate le caratteristiche fisiche effettive

sul muso di questo bellissimo Rinolofo maggiore,

noterete che molte di queste caratteristiche sono impiegate

per poter emettere e percepire suoni.

Orecchie molto grandi, strane foglie nasali, ma piccoli occhietti.

E ancora, se guardate questo pipistrello, vi renderete conto

che il suono è importantissimo per la sua sopravvivenza.

La maggior parte dei pipistrelli assomiglia al precedente.

Tuttavia, esiste un gruppo che non usa l'ecolocalizzazione.

Essi non percepiscono l'ambiente attraverso il suono,

stiamo parlando delle volpi volanti.

Se avete avuto la fortuna di visitare l'Australia,

li avrete visti uscire dal Royal Botanic Gardens a Sydney,

e se guardate il loro muso, vedrete

che hanno occhi molto più grandi e orecchie molto più piccole.

Dunque, tra i pipistrelli c'è un'enorme differenza

nella capacità di usare la percezione sensoriale.

Questo sarà importante per ciò che vi dirò più tardi

nel corso della mia relazione.

Se l'idea dei pipistrelli vi terrorizza,

e so che qualcuno forse prova disgusto

nel guardare immagini molto grandi di pipistrelli,

probabilmente non c'è da sorprendersi,

perché nella cultura occidentale,

i pipistrelli sono stati demonizzati.

Naturalmente, il famoso libro "Dracula",

scritto da Bram Stoker, mio concittadino della Dublino nord,

ne è probabilmente la principale causa.

Tuttavia, penso abbia anche a che fare con il fatto

che i pipistrelli escono di notte,

e noi non li capiamo in realtà. Siamo un po' spaventati

da chi percepisce il mondo in modo leggermente diverso dal nostro.

I pipistrelli di solito sono sinonimo di qualche brutto evento.

Sono gli esecutori nei film horror,

come nel famoso "Le ali della notte".

E, se ci pensate, i demoni

hanno sempre ali di pipistrello, mentre gli uccelli in genere -

o gli angeli hanno ali d'uccello.

Questa è la società occidentale, e ciò che spero di fare stasera

è convincervi riguardo la cultura tradizionale cinese,

del fatto che loro percepiscono i pipistrelli come creature

che portano fortuna, e in effetti, se entrate

in una casa cinese, potreste vedere un'immagine come questa.

Queste sono chiamare le "Cinque Benedizioni".

La parola "pipistrello" ha lo stesso suono della parola

"felicità" in cinese, e loro credono che i pipistrelli

siano portatori di ricchezza, salute, longevità, virtù e serenità.

E in effetti, in questa immagine, è rappresentata la longevità

circondata da cinque pipistrelli.

Stasera voglio parlarvi

e mostrarvi che almeno tre di queste benedizioni

sono sicuramente rappresentate dai pipistrelli, e che se studiamo i pipistrelli

saremo più vicini al raggiungimento di tali benedizioni.

Dunque, la ricchezza -- come può un pipistrello portarci ricchezza?

Come ho già detto, i pipistrelli sono fondamentali perché i nostri ecosistemi

funzionino correttamente. E perché?

I pipistrelli ai tropici sono i maggiori impollinatori di molte piante.

Inoltre si cibano di frutta, disperdendo i semi

di questi frutti. I pipistrelli sono responsabili dell'impollinazione

della pianta della tequila, che è un'industria multimilionaria

in Messico. Quindi, abbiamo bisogno di loro

perchè gli ecosistemi funzionino correttamente.

Senza di essi, sarà un problema.

Ma la maggior parte dei pipistrelli sono voraci predatori di insetti.

Ѐ stato stimato negli USA, in una minuscola colonia

di pipistrelli bruni giganti, che si cibano

di più di un milione di insetti all'anno,

e negli Stati Uniti d'America, in questo momento

i pipistrelli sono minacciati da una malattia conosciuta come sindrome del naso bianco.

Si sta lentamente diffondendo negli Stati Uniti e sta sterminando

intere popolazioni di pipistrelli, e gli scienziati hanno stimato

che 1.300 tonnellate di insetti all'anno

rimangono nell'ecosistema a causa della mancanza di pipistrelli.

I pipistrelli negli Stati Uniti sono anche minacciati

dalla loro attrazione per i parchi eolici. In questo momento,

i pipistrelli hanno un problema.

Loro saranno -- Sono minacciati seriamente

nei soli Stati Uniti d'America.

Come può esserci utile questo?

Dunque, è stato calcolato che se eliminassimo i pipistrelli

dall'equazione, dovremmo fare uso

di insetticidi per rimuovere tutti gli insetti nocivi

che si cibano dei nostri raccolti.

In un anno soltanto negli Stati Uniti, è stato stimato

che costerà 22 miliardi di dollari

eliminare i pipistrelli. Perciò, i pipistrelli effettivamente portano ricchezza.

Mantengono in salute i nostri ecosistemi,

e ci fanno anche risparmiare denaro.

Questa è la prima benedizione. I pipistrelli sono importanti

per i nostri ecosistemi.

E la seconda? La salute?

In ogni cellula del vostro corpo risiede il vostro genoma.

Il genoma è costituito dal vostro DNA,

il DNA codifica per proteine che fanno sì che il corpo funzioni

e che voi interagiate e siate come siete.

Grazie ai nuovi progressi nelle moderne tecnologie molecolari,

è ora possibile sequenziare il nostro genoma

in tempi molto rapidi e a costi ridottissimi.

Dopo averlo fatto, abbiamo notato

che ci sono delle variazioni nel nostro genoma.

Voglio che guardiate la persona che vi sta accanto.

Guardatela velocemente. Bisogna capire

che ogni 300 coppie di basi nel DNA, siete un po' diversi.

E una delle sfide più grandiose

nella moderna medicina molecolare è capire

se questa variazione ci rende più predisposti alle malattie,

o se questa variazione ci rende soltanto diversi.

Di nuovo, cosa significa? Cosa significa realmente

questa variazione? Dovendo sfruttare tutti questi

nuovi dati molecolari e informazioni genomiche personalizzate

che saremo in grado di avere

nei prossimi anni, dobbiamo riuscire a differenziare

tra le due. Come facciamo?

Credo che basti osservare gli esperimenti della natura.

Attraverso la selezione naturale, nel tempo,

le mutazioni, le variazioni che interrompono la funzione di una proteina

non saranno tollerate col tempo.

L'evoluzione agisce come filtro. Filtra le variazioni negative.

Perciò, se osservate la stessa regione

di un genoma in molti mammiferi che sono

evolutivamente distanti gli uni dagli altri

e che sono anche divergenti ecologicamente,

comprenderete meglio quale sia l'antecedente evolutivo di quella regione,

ovvero, se è importante per il mammifero che funzioni,

per la sua sopravvivenza, sarà uguale

in tutte le diverse progenie, specie, unità tassonomiche.

Perciò, per fare ciò,

dobbiamo sequenziare quella regione

in tutti i diversi mammiferi e verificare se sia la stessa

o se sia diversa. Se è la stessa,

significa che il frammento è importante per una funzione,

quindi una mutazione genetica dovrebbe appartenere a quel frammento.

Nel nostro caso, se tutti i mammiferi che osserviamo

hanno un genoma di tipo giallo in quel frammento,

ciò probabilmente indica che quello viola è dannoso.

Ciò potrebbe risultare ancora più efficace se osserviamo mammiferi

che fanno le cose in modo leggermente diverso.

Diciamo, ad esempio, che la regione del genoma

che stavo osservando era una regione importante per la vista.

Se osserviamo quella regione in mammiferi che non vedono molto bene,

come i pipistrelli, e scopriamo che i pipistrelli che non vedono bene

hanno il tipo viola, sappiamo che probabilmente è questo

che causa la malattia.

Nel mio laboratorio, abbiamo usato i pipistrelli per osservare due diversi

tipi di malattie sensoriali.

Osserviamo la cecità. Perché dovremmo farlo?

Trecentoquattordici milioni di persone sono ipovedenti,

di cui 45 milioni non vedenti. Perciò la cecità è un grande problema,

e molti di questi disturbi della vista sono dovuti a malattie ereditarie.

Perciò vogliamo cercare di capire meglio

quali mutazioni nei geni causano la malattia.

Osserviamo anche la sordità. Un neonato su 1.000

è sordo, e arrivati a 80 anni,

più della metà di noi avrà problemi di udito.

Di nuovo, anche questo è dato da cause genetiche di base.

Quello che abbiamo fatto nel mio laboratorio è stato

osservare questi unici esperti sensoriali, i pipistrelli,

e abbiamo osservato i geni che causano la cecità

con difetti genetici,

geni che causano la sordità con difetti genetici,

e ora possiamo prevedere quali sono i frammenti che più probabilmente causano la malattia.

Dunque, i pipistrelli sono importanti anche per la nostra salute,

ci permettono di capire meglio come funziona il nostro genoma.

Questo è dove siamo arrivati ora finora,

ma cosa ci riserva il futuro?

Cosa possiamo dire sulla longevità?

Questo è dove ci stiamo dirigendo, e come ho già detto,

credo fermamente che il segreto dell'eterna giovinezza

si trovi nel genoma dei pipistrelli.

Perché dovremmo preoccuparci di invecchiare?

Questa è un'immagine dipinta nel 1500

della Fontana della Giovinezza. L'invecchiamento è considerato

uno dei più comuni, benché meno compresi,

aspetti di tutta la biologia, e in effetti,

fin dagli albori della civiltà, l'umanità ha cercato di evitarlo.

Ma dobbiamo comprenderlo un po' meglio.

Nella sola Europa, entro il 2050, ci sarà

un aumento del 70 per cento di ultrasessantacinquenni,

e un aumento del 170 per cento di ultraottantenni.

Invecchiando, ci deterioriamo, e questo deterioramento

è causa di problemi per la società, per cui dobbiamo affrontarlo.

Come potrebbe il segreto dell'eterna giovinezza trovarsi davvero

nel genoma del pipistrello? Qualcuno vuole azzardare

un'ipotesi su quanto può vivere questo pipistrello?

Chi -- alzate le mani -- chi dice due anni?

Nessuno? Uno? Che ne dite di 10 anni?

Qualcuno? Che ne dite di 30?

Che ne dite di 40? Ok, ci sono risposte molto varie.

Questo pipistrello è il vespertilio di Brandt. Ѐ il pipistrello più longevo.

Ha vissuto fino a 42 anni,

ed oggi è ancora vivo allo stato brado.

Ma cosa c'è di tanto fantastico?

Generalmente, nei mammiferi c'è una relazione

tra dimensioni corporee, tasso metabolico,

e speranza di vita, e si può prevedere

quanto a lungo può vivere un mammifero conoscendo la sua dimensione corporea.

In genere, i piccoli mammiferi vivono freneticamente, muoiono giovani.

Pensate a un topo. Ma i pipistrelli sono molto diversi.

Come vedete in questo grafico, in blu,

ci sono anche altri mammiferi, ma i pipistrelli

possono vivere fino a nove volte più del previsto

nonostante abbiano un altissimo tasso metabolico,

e la domanda è, come fanno?

Ci sono 19 specie di mammiferi che vivono più a lungo

del previsto, rispetto all'uomo, conoscendo la dimensione corporea,

e 18 di queste sono pipistrelli.

Dunque, deve esserci qualcosa nel loro DNA

che li rende capaci di affrontare gli stress metabolici,

in particolare quelli legati al volo. Consumano tre volte più energia

di un mammifero della stessa taglia,

ma non sembrano soffrire delle conseguenze o degli effetti.

Ora, nel mio laboratorio, stiamo combinando

studi di biologia all'avanguardia, catturando

i pipistrelli più longevi, con la più recente e

moderna tecnologia molecolare per comprendere meglio

cos'è che non li fa invecchiare come noi.

E spero, tra cinque anni, di tenere un TED Talk a riguardo.

L'invecchiamento è un grande problema per l'umanità,

e credo che studiando i pipistrelli, possiamo scoprire

i meccanismi molecolari che permettono ai mammiferi

di raggiungere una longevità straordinaria. Se scopriamo

che cosa fanno, magari attraverso la terapia genica,

potremmo essere capaci di fare la stessa cosa.

Potenzialmente, ciò significa che potremmo fermare l'invecchiamento e forse anche invertirlo.

Immaginate come potrebbe essere.

Quindi, non credo che dovremmo pensare a loro

come demoni volanti notturni, ma piuttosto come nostri supereroi.

E la realtà è che i pipistrelli possono portarci tanti benefici

se sappiamo guardare nel posto giusto. Sono utili ai nostri ecosistemi,

ci permettono di capire come funziona il nostro genoma,

e potenzialmente detengono il segreto per l'eterna giovinezza.

Dunque stasera, quando uscirete di qui e osserverete

il cielo notturno, e vedrete questi bellissimi mammiferi volanti,

voglio che sorridiate. Grazie.
(Applausi)