 Buongiorno, ci eravamo lasciati con la promessa di capire come possibile che dei virus abbiano influenzato l'evoluzione del nostro genoma. Quello che vedete è un'immagine di un coronavirus, cioè di un retrovirus, perché questa è la famiglia dei virus di cui andiamo a parlare. Sono fatti più o meno tutti nello stesso modo. Abbiamo una... l'informazione genetica è un genoma ARNA, non DNA, che è legato insieme a un enzima capace di copiarlo in DNA e racchiuso in un capside, una membrana proteica. E all'esterno c'è un pericapside, un'altra membrana che contiene delle ancore glicoproteiche che sporgono all'esterno. Chiamate ENV, per envelope in inglese, che sarebbe il pericapside. Queste servono a riconoscere e legare la cellula versaglio, vedete? E tramite il riconoscimento tra queste proteine ENV, ricordatevi questo nome perché lo troveremo altre volte, e le proteine sposte sulla superficie della cellula. La particella virale viene catturata all'interno della cellula per fagocittosi quasi e vengono liberati i genomi ARNA che vengono retrotrascritti, cioè trascritti al contrario invece che da DNA ARNA da RNA che è il genoma virale in DNA, ecco perché si chiamano retrovirus perché vengono retrotrascritti, da lì il genoma virale a DNA entra nel nucleo cellulare e qui sta all'inghippo il genoma virale si integra nel nostro genoma, cioè taglia un pezzo di DNA del nostro genoma, ci si inserisce tapee dentro proprio come una attività di taglia e cuci all'interno, viene inserita questa sequenza e viene a far parte del nostro genoma, perché lo fa? Lo fa principalmente per nascondersi, perché una volta che si è integrato nel genoma, difficilmente i sistemi della cellula lo possono riconoscere e distruggere, a differenza di quando è all'esterno sia come particella che come DNA o RNA. È invisibile nel nostro genoma, il filamento di DNA dall'esterno è tutto uguale, la cellula non può riconoscere. Da lì può produrre, può copiarsi come RNA, come un normale gene cellulare, però dopo esce nel cidoblasma viene tradotto nelle varie proteine che lui codifica, che sono le proteine virali che costituiranno il capside e il pericapside e lì andrà uscirà e andrà a infettare una nuova cellula. Però fintanto che nel nostro genoma fa parte della nostra sequenza genetica, fa parte del nostro genoma stesso. Alcuni di questi virus, durante la storia dell'uomo, dei mammiferi, delle varie specie animali, hanno perso la capacità di uscire, formare particelle virali e andare a infettare altri organismi, però sono rimasti all'interno del nostro genoma. La maggior parte dei quali non serve a niente è stata inattivata e sono delle sequenze che rimangono lì. Si chiamano, sono dei fossili sostanzialmente, delle sequenze fossili, dei virus fossili che ricordano antiche infezioni. Questi sono chiamati retrovirus endogeni, endogeni proprio perché sono dentro nel nostro genoma e in inglese herb. Alcuni di questi, però ci sono tantissime classi, tantissimi gruppi, voi direte però cosa saranno mai, quanti saranno mai, quanto importanti saranno, vediamo i numeri innanzitutto. I numeri sono questi. Il nostro genoma è composto da circa 3,3 miliardi di coppie di base azotate, di nucleotidi. Di queste 3,3 miliardi solo l'1,5% sono geni nel senso classico che noi conosciamo, cioè geni che codificano per una proteina o per un RNA funzionale. Tutto il resto, chi lo sa? In parte in realtà no, si sa. Ad esempio diciamo che di geni si stima e stima ce ne siano 25, 26 mila, ancora silitica in realtà sul numero effettivo di quanti siano questi geni. Di retrovirus endogeni ce n'è l'8% del nostro genoma, ci sono 98 mila sequenze di fossili di retrovirus, quindi retrovirus endogeni. Non tutti in realtà lo vedremo, sono fossili. Alcuni hanno acquistato nel tempo la capacità di fare una funzione. Quello che vi dicevo è all'estremo opposto, dal virus appena arrivato dal pipistrello che ne so come il coronavirus che uccide perché non ha mai visto l'uomo, al virus che cerca di uccidere meno possibile il suo ospite per avere più possibilità di infettare altre persone, alla fine il virus che rinuncia quasi di uscire e infettare altre persone e decide di collaborare nella vita della cellula, diventa qualcosa di funzionale per la cellula. Ad esempio la gravidanza come noi la conosciamo ha un origine virale, è la storia di alcuni retrovirus. Uno è hervk, l'altro sarà hervl e ma ce ne sono altri ancora. Vediamo intanto hervk. Cosa fa? Beh, innanzitutto cosa è la placenta? Voi sapete che la placenta è quell'organo che permette al feto di ricevere, di scambiare sostanze nutritive e ossigeno di anidria carbonica con il sangue materne, quindi di sopravvivere all'interno dell'utero materno, collegata al feto tramite il cordone ombelicale, permette ai mammiferi di sviluppare l'embrione all'interno del corpo della madre, quindi con quali vantaggi rispetto a un uovo? Beh, i vantaggi sono molti, innanzitutto è più protetto, si sposta la mamma, si sposta anche il bambino. Difficile spostare un uovo. E' più protetto, quindi è protetto dalla madre stessa, non solo ma è anche un investimento migliore da parte della madre. Fare un uovo significa riempirlo di sostanze nutritive che servono per un completo sviluppo di un piccolo individuo. Se quest'uovo non è fecondato o se lo perdo, ho sprecato un sacco di energia producendo un uovo che non ha dato una discendenza. Invece nella gravidanza io porto avanti solo le fecondazioni che sono state portate, sono funzionali e quindi non spreco, teorina di massima non spreco nulla, come è fatta la placenta. Beh, è un tessuto in cui scorno a stretto contatto i vasi capillari, venosi arteriosi della cordone ombelicare del feto, quindi che portano il sangue fetale, e i vasi venosi arteriosi della madre, quindi a livello di uno spazio interstiziale, cioè uno spazio tra i due tipi di vasi, c'è lo scambio di sostanze nutritive e di gas tra il sangue materno e il sangue fetale. Non sono in realtà stretto contatto, non è possibile questa cosa qui, c'è una sottile strato di cellule che si chiamano trofo blasti di origine embryonali che rivestono diciamo i capillari fetali e separano fisicamente il sangue materno dal sangue fetale. Ok, allora come sono, nei mammiferi superiori ad esempio abbiamo che vedete qua un capillare con il sangue materno separato da un capillare con il sangue fetale, appunto da questi trofo blasti, due tipi diversi che non si chiamano in realtà trofo blasti basta ma sincizio trofo blasti, perché non sono delle cellule normali con il loro nucleo separate, ma per creare, per generare una barriera più efficace e più completa tra il sangue materno e il sangue fetale sono dei sincizi, cioè le cellule si fondono tra di loro a formare un unico strato di separazione. Come è avvenuta, come può avvenire questa fusione? Beh appunto Herb K un giorno ci ha infettati e ha smesso di fare il virus però il nostro genoma ha detto ma interessante questa proteina che tu usi come per i capside per ancorarti alle nostre membrane che serve per fonderti alle nostre membrane. Quasi-quasi la uso si chiama sincitina, cioè la sincitina 1 e la sincitina 2 e la uso per fondere tra di loro i trofo blasti, quindi mantengo la tua informazione genetica, vedete la trasmissione orizzontale di informazione genetica, mantengo la tua informazione genetica che mi dice come costruire questa proteina, la esprimo a livello dei trofo blasti e la uso per fondere tra di loro e creare una placenta molto efficiente. Questo è successo circa 670.000 anni fa, quando la linea degli uomini si è separata da quella delle scimmie quasi definitivamente e c'è stata una nuova infezione da parte di Herb K. Non che la sincitina non sia mai esistita, più volte durante l'evoluzione dei mammiferi, durante l'evoluzione dei primati c'è stata una serie di infezioni da parte di altri Herb, Herb V, un altro Herb K, 25 milioni di anni fa, 55 milioni di anni fa che hanno fatto più o meno la stessa funzione, però di volta in volta sono stati sostituiti e è stata usata una versione più efficiente. Questo non è l'unico modo in cui Herb K ha contribuito alla formazione della placenta, se andiamo ancora più indietro, c'è un altro modo in cui Herb K favorisce Indietro, la gravidanza, diciamo. Durante i primi giorni, due, tre giorni di vita del lembrione, che è solo una piccola massa di cellule indifferenziate, l'embrione appunto è esposto facilmente a infezioni, soprattutto infezioni virali, perché in realtà non ha un sistema immunitario, non è di per sé pronto ad affrontare dei virus o meglio, non lo sarebbe se non ci fosse un virus che l'aiuta proprio Herb K. Herb K si attiva a livello di embryoni così giovani e produce, queste che vengono chiamate VLP, virus like particles, particelle virali simili, simili particelle virali che si vedono qua il microscopio elettronico all'interno delle cellule dell'embrione di tre giorni e cosa fanno queste virus like particle? Beh fanno diverse cose, innanzitutto le proteine virali che vengono prodotte dalle cellule, diciamo virali, ma in realtà ormai è parte del nostro genoma questo virus. Queste proteine virali servono per stimolare la produzione di questa i-fytm che è una proteina di membrana che ha la funzione di bloccare l'infezione virale, cioè legandole ai virus invece che il receptore normale, corretto che il virus sta cercando, impedisce prende il virus di entrare nella cellula, non solo ma producendo queste virus like particles anche queste competono con i virus veramente che vogliono infettarci diciamo per infettare le cellule, quindi Herv K non solo favorisce tape la fusione dei troppo blasti ma impedisce specia anche cdci protegge in questi primi giorni di vita da infezioni virali. Non è nel mondo dei virus questa una grande novità. Abbiamo già visto con i fagi. Alcuni fagi proteggono certi batteri contro altri batteri. In realtà qui si tratta di dire che alcuni virus ci proteggono da altri virus perché in fondo sono in competizione tra di loro. Ad esempio il virus delle patite G che è un hepatite di cui ancora si dice che orfana di malattia, non si sa se veramente fa una malattia, gli infetti di hepatite G stanno bene. Però rallenta l'infezione da HIV, il retrovirus che causa l'IDS. Il virus delle patite A che è meno grave di quello delle patite C, in realtà impedisci un'infezione di hepatite C, quindi sono in competizione. Vedete virus che ci difendono d'altri virus. Questi sono virus veramente che vanno in giro, in fetta, etc. Herv K invece ormai ha un virus fossile, non esce più, non infetta più nessuno e è diventato parte del nostro genuono. Dicevo un altro virus Herv L 150 milioni di anni fa è invece intervenuto alla genesi della placenta. Cioè prima non c'era i mammiferi placentati, la placenta si è formata nel giurassico in curno a quel periodo lì e probabilmente grazie all'intervento di un retrovirus che è diventato parte del genoma, ha smesso di fare il virus e ha usato la supratina Env per fare una cosa che il virus riesce abbastanza bene, cioè quella di bloccare la risposta immunitaria da parte del sistema immunitario della madre. Cioè mi spiego me, qual è il problema quando abbiamo una gravidanza? È che il feto è simile alla madre ma non è uguale alla madre, c'è dentro metà dell'informazione genetica del padre quindi è metà madre, metà padre. Quindi il sistema immunitario della madre tenderebbe a riconoscere il feto come un invasore, come un qualcosa da combattere e scatenerebbe contro il feto una risposta immunitaria che lo ucciderebbe. Questo non avviene perché in realtà a livello della placenta c'è tutto un sistema di elusione del sistema immunitario, tutta una serie di trucchi per il quale i tessuti fetali inibiscono la risposta immunitaria, appunto immunosoprimono la sistema di difesa della madre e consentono la tolleranza fetomaterna, cioè la madre tollera il feto. Questo perché queste proteine virali che erano proteine virali sapevano ingannare sistema immunitario e dirli no, no, non ti preoccupare, non ti agitare troppo, siamo qui, siamo amici tuoi, non ci fare niente. Ecco allora che l'ingresso appunto 100, 150 milioni di anni fa di un retrovirus di questo tipo ha permesso di passare dall'uovo alla placenta e quindi all'inizio dei veri mammiferi. Un altro di questi retrovirus di cui si è persa in realtà la maggior parte del genoma però è rimasta chiaramente nel nostro genoma una proteina che si chiama EMO cioè la sequenza di DNA che codifica per una proteina di nome EMO. Questa viene prodotta sia dalla madre che dal feto e anche questa ha lo scopo di promuovere l'immuno tolleranza, cioè la tolleranza da parte dei tessuti materni, di queste straneo che è il feto e tutto perché EMO era una proteina, EMV non solo la gravidanza è virale ma anche la memoria è virale e questa è la storia di uno zingaro perché in realtà era, stiamo parlando di una sequenza di un retrovirus antico che è stato chiamato gypsy, zinger appunto perché è capace anche di spostarsi all'interno del genoma e non rimane fermo in un punto. E cosa fa? Allora prima di tutto come funziona più o meno la trasmissione nervosa e come funziona la memoria. I neuroni comunicano tra di loro tramite dei prolungamenti chiamati assoni e contattano il corpo di un altro neurone ricevente tramite delle zone specializzate chiamate synapsi a livello dell'essim. Quando arriva l'impulso nervoso che stimola questo neurone, l'impulso nervoso arriva alle synapsi, uno stimolo nervoso rilascia, fa rilasciare da parte di queste vescicole synaptiche dei neurotrasmetitoni, cioè delle molecole che raggiungono velocemente la superficie cellulare del neurone ricevente che a questo punto apre dei canali si attiva parte dello stimolo nervoso. La memoria così come l'apprendimento, le emozioni, caratteri e tutto sono dati semplicemente da come queste connessioni tra neuroni si formano quante, tra che tipi di neuroni, perché ci sono tanti tipi di neuroni e quindi sono tutte formate, sono tutte determinate conoscenza, memoria eccetera da queste comunicazioni, da queste synapsi che parlano, fanno parlare tra di loro i vari neuroni. Cosa c'entrano i virus? Arrivano. Non ci sono solo queste vescicole synaptiche che vengono aperte rilasciati, rilasciando i neurotrasmetitori nello spazio intersynaptico quando arriva lo stimolo nervoso. I neuroni possono comunicare anche in modi diversi e uno di questi è determinato da un retrovirus. Questo si chiama ARC, è questo retrovirus di tipo gypsy che è rimasto come RNA di questa proteina ARC, abbiamo l'RNA, viene tradotto in questa proteina quindi abbiamo entrambi sia la proteina che l'RNA, provengono dal nucleo del neurone dove ormai genoma virale si è integrato, vengono prodotti queste particelle simili a virus di nuovo che incorporano l'RNA virale e anche RNA di altro tipo, molecole di altro tipo, vengono rilasciate come se fosse quasi un'infezione normale nello spazio intersynaptico e vanno a tra virgolette infettare il neurone post-synaptico, trasportando dall'altra parte materiale importante per la crescita e la formazione della synapsis stessa. Questo è alla base della memoria, hanno visto che animali mutanti in cui ARC, questo ARC non era presente, erano completamente privi di memoria, quindi un virus alla base della nostra memoria e non sarebbe in realtà finita qui. Esistono tutta un'altra classe di sequenze che non sono veramente dei virus, sono qualcosa di ancora meno, sono dei pezzi di DNA che hanno semplicemente la capacità di copiarsi e spostarsi, per questo si chiamano trasposone, vedete qua ad esempio questo trasposone florescente, diciamo verde florescente che è capace di fare una copia di sé stesso uscire dal DNA, cioè dalla zona in cui ha inserito e tagliare e inserirsi in un'altra parte del genoma. Questi sono il massimo del DNA egoista, cioè un DNA che si replica solo per propagarsi, non ha una informazione al suo interno, se non quella informazione necessaria a dire fai una copia di me e inserisci dall'altra parte del genoma. Quindi appunto il, come dice Dawkins, l'estremo del DNA egoista, quello che fa semplicemente copie di sé stesso, però come tutte le cose in parte la cellula del nostro genoma ha imparato a tenere a vada, cioè fa il modo che non si spostino più di tanto perché se non sarebbe pericoloso potrebbe tagliare altri geni versaglio, potrebbe fare danni insomma nell'informazione, come inserire parole sbagliate improvvisamente in una delle parole a caso dentro una frase e la frase cambia senso, perde senso, non è più significato. Quindi è capace di tenerle a vada, non solo, ma ha imparato anche ad usarle a sua bene per delle finalità, sono in fondo una fonte di variabilità di cambiamento. Ecco allora un esempio di quanti possono essere i trasposoni, un esempio è il genoma umano, nel genoma umano ci sono 37% delle sequenze del genoma stesso che sono trasposoni, milioni e milioni di trasposoni abbiamo al nostro interno e costituiscono una fetta enorme e tra le altre cose, muovendosi nel genoma, questi trasposoni sono responsabili all'interno dei neuroni quando si spostano nei genomi dei neuroni, sono responsabili dell'aumento delle capacità emotive e di apprendimento, perché vanno a modulare ad esempio l'espressione di altri geni, il fatto che si possano spostare da un punto del genoma all'altro e creare variabilità aumentano quella che è la diversa possibile diversità tra i vari neuroni e quindi aumentano la capacità di creare in questo caso apprendimenti nuovi, capacità di emozioni nuove perché si stabilizzano rapporti molto diversi tra un neurone e un altro neurone, ma questa dei trasposoni è forse un'altra storia. Mi auguro di aver spezzato una lancia a favore dei virus, questo non vuol dire ben venga il coronavirus se ci infettiamo va bene, no, è giusto lottare contro questo nemico ma se guardiamo da più lontano con gli occhi dell'evoluzione nel arco delle centinaia di migliaio dei milioni di anni possiamo vedere che comunque i virus sono stati essenziali per formare quello l'uomo come è ora e ci hanno permesso di evolversi nel bene e nel male. Buonasera.