DNA e durata della vita

[Atom75]

Salve a tutti
Ieri sera parlando di mirmecologia con un mio amico astrofisico, quest'ultimo si è posto (e mi ha posto) questa curiosità.
Mi ha fatto notare come sarebbe interessante sapere a livello genetico, quali sono le differenze che fan si che due esseri viventi della stessa specie abbiano una differenza così profonda nella durata della vita.
Cosa a livello genetico caratterizza questa enorme differenza.
Nel nostro caso ovviamente parliamo della differenza di durata della vita tra una regina ed una operaia.
Se ci pensiamo e come se ci fossero esseri umani che "rispettano " la durata media della vita (78 anni circa) ed altri che riescono a vivere circa 500 anni!
Qualcuno ha informazioni a riguardo?

[feyd]

Ho letto in un qualche libro di mirmecologia, forse lo stesso "il superorganismo", che si ipotizza che la differenza di lifespan fra operaie e regine dipende dal differente periodo di attivita giornaliero.
Una regina è molto meno attiva di un operaia e quindi vive di piu, ovviamente poi va considerata la differenza di dimensioni fra operaie e reginem a favore delle regine.


A livello teorico, e senza considerare malattie e morti per cause terze, la durata della vita è decisa a livello di organismo con la velocita con la quale il processo rigenerativo dell'organismo accumula errori ed i perfezioni, fino a rendere singole parti del corpo non piu funzionali.
quindi alla quantita di errori nella trascrizione genetica nella divisione cellulare, quetsa ultimamente si è visto essere legata ad alcuni geni, e altri componenti derivanti dall'ambiente, che hann la funzione di evitare tali errori di trascrizione.

Quindi ad esempio nella specie umana piccole variazione genetiche possono influire notevolmente sulla frequenza di generazione di tali errori e quindi nella durata della vita.




Aggiungerei che si è scoperta una parte nella cellula che si riduce di duplicazione in duplicazione e quindi puo dare un indicazione sulla "generazione" di appartenenza della cellula e quando finisce la cellula non si riproduce piu. Ma questo prendetelo con le pinze perche lo ho letto ann fa e non ricordo dove.

[Ruben]

Interessante quesito!
e interessantissima la risposta di Feyd...
aggiungerei che dobbiamo tenere presente anche il fatto che le regine,sono femmine pienamente sviluppate,mentre le operaie sono "incomplete"...come dire sub-sviluppate (perdonatemi il termine poco scientifico,ma da l'idea)
Quindi le operaie oltre alla attività molto maggiore sono comunque mancanti di qualcosa nel dna,che invece hanno le regine (le vere femmine)

estremi li vediamo nelle Pheidologeton,le operaie minime oltre 500 volte minori in peso rispetto alle regine,campano solo una trentina di giorni...
oppure le Vespa crabro, durata media di vita dell'operaia 33 giorni ca e la regina un anno o poco più

[feyd]

Ruben a me risulta che il dna fra operaie e regine sia identico, quello che cambia è l'espressione dello stesso negli stati giovanili.

[winny88]

Buon feyd, leggesti bene . La durata della vita media di un organismo dipende dalla capacità che hanno le cellule di evitare che vengano fatti errori, più che nella trascrizione, nella duplicazione del DNA (è diverso perchè la trascrizione porta a proteine che ci interessano poco, la duplicazione alla mitosi cellulare). Se in una cellula ci sono troppi errorri nel DNA questa acquista un potenziale oncogenico (rischia di diventare una cellula cancerosa) che è una cosa con cui devono sempre fare i conti gli organismi pluricellulari. Piuttosto che diventare un cancro, una cellula preferisce o suicidarsi (un processo chiamato apoptosi) o andare in "senescenza" replicativa (vuol dire che smette di fare mitosi) e in questo modo il tessuto smette di rigenerarsi, cioè... Invecchia!

Quella parte della cellula che dici è stato scoperto si riduce di duplicazione in duplicazione... Sono gli estremi del DNA dei singoli cromosomi, parti chiamate TELOMERI. Servono proprio perchè gli enzimi che duplicano il DNA sono fatti in modo (proprio perchè la natura prevede che prima o poi si muoia) che ad ogni ciclo di duplicazione gli estremi vengono accorciati di alcuni segmenti di nucleotidi. I telomeri, essendo parti prive di geni, possono essere accorciati senza danni, ma ovviamente dopo un certo numero di duplicazioni (moltissime in effetti) finiscono e quelle mutilazioni iniziano ad interessare parti dei cromosomi in cui ci sono i geni funzionanti. Iniziano quindi quei danni di cui parlavamo prima e le cellule vanno in senescenza replicativa (stiamo invecchiando).

Tutte le cellule somatiche subiscono questo processo. Le uniche cellule che non lo subiscono sono le cellule germinali, cioè quelle da cui si sviluppano i gameti (ovociti e spermatozoi). La loro linea è immortale! Perciò le specie si perpetuano. Per capirci, nonostante un ovocito di una donna di 45 anni sia vecchio e durante lo sviluppo embrionale e giovanile della donna abbia fatto molte mitosi, i suoi telomeri sono intatti e quindi le cellule di un eventuale figlio ( con cromosomi derivanti da quell'ovocito e dallo spermatozoo) hanno anche loro al momento del concepimento i telomeri intatti. Le cellule che in lui si differenzieranno in cellule somatiche (alcune restano cellule germinali) perderanno la capacità di tenere intatti i telomeri.

Il motivo per cui le cellule germinali non perdono parti di telomeri durante le mitosi (e meiosi) è che solo in loro è espresso l'enzima telomerasi il cui scopo è proprio quello di ristampare la parte del telomero che viene perso durante la duplicazione dei cromosomi.

So che a molti verrà in mente l'idea di muovere la ricerca nel senso di far esprimere questo enzima in tutte le cellule... Una sorta di ricerca dell'immortalità . Ma... Per me sono vaneggiamenti folli. E' fondamentale morire.

Chiedo scusa per la divagazione, ma sono stato provocato

Per quanto riguarda le formiche... Sì, anche a me sembra di ricordare che il genoma di una regina sia identico a quello di un'operaia, quindi la diversa longevità potrebbe essere dovuta a cause organiche non prettamente genetiche. Le 2 teorie del diverso sviluppo anatomico (organi più grandi ed efficienti possono significare longevità aumentata) e del diverso grado di attività (lavorare di meno significa "consumarsi" più lentamente perchè i tessuti vengono lesi di meno e quindi c'è meno bisogno di quelle duplicazioni cellulari per rigenerarlo di cui sopra) mi sembrano entrambe validissime

[Alex20]

Io facendo a scuola indirizzo chimico/biologico ho approfondito quest'anno la riproduzione cellulare, e appunto vi sono questi chiamiamoli "pezzi" di DNA contenuto nei cromosomi che si perdono in seguito a ogni riproduzione avvenuta nella cellula, che lentamente incomincia a perdere utili informazioni, o perdere parti di esse e ciò può portare alla morte della cellula nel caso in cui, per esempio, si perdesse l'informazione di una determinata proteina che ipoteticamente è essenziale per la vita della cellula, facciamo l'esempio che la cellula perda la capacita di produrre l'enzima ATP-sintetasi, ciò porterebbe al fatto che la cellula non potrebbe più produrre ATP, o meglio riciclare ADP+gruppo fosfato inorganico, in modo da creare il ponte con il gruppo fosfato ed accumulare energia.
Ad ogni modo, la cellulla perderebbe la capacità di immagazzinare, e utilizzare energia e morirebbe praticamente istantaneamente...

Altro caso possibile è quello dove si perde un gene regolatore, es. La riproduzione cellulare ha centinaia di geni che controllano determinati fattori, e altrettanti che controllano il buon funzionamento di tali geni, se mai un gene regolatore andasse perso, la cellula (sempre ipoteticamente parlando) potrebbe benissimo riprodursi all'infinito, come nei tumori..

E nonostante tutto ogni perdita di informazione, fattore esterno come mutazioni ecc.. può portare combinando tutto (stiamo andando sulla fantascienza )a qualunque cosa, in questo caso, Hulk sarebbe tutto tranne che strano, parlando di DNA può accadere qualunque cosa, nessun gene è del tutto protetto..
Ed è stato scoperto anche il gene che , appunto, regola la perdita di informazioni riproduzione dopo riproduzione detto anche gene dell'invecchiamento..
è stato scoperto un pesce, il quale raggiunta una certa 'età' attiva uno specifico gene che interferendo con il gene dell'invecchiamento riesce a bloccarne pianemente gli effetti.. ad ogni modo ciò accade credo solo per qualche ciclo 'vitale' e perciò il pesce non è immortale..
Comunque a livello genetico, un essere vivente a condizioni ottimali, temperatura perfetta, mancanza di organismi nemici, niente mutazione o perdita di informazioni, ACQUA, nutrimenti, l'immortalità è tutto tranne che impossibile..

Ad ogni modo sono stato bocciato quindi, non fidatevi di me

[luca321]

La morte è stata una delle più grandi invenzioni della natura! Senza di essa, la vita non avrebbe più alcun senso.

Mini morale:lasciamo stare la morte perché è solo grazie a lei che noi siamo qua così come siamo

[Quaxo76]

lavorare di meno significa "consumarsi" più lentamente

Questa frase devo proprio farla vedere al mio capo...

[Alex20]

La morte è stata una delle più grandi invenzioni della natura! Senza di essa, la vita non avrebbe più alcun senso.

Mini morale:lasciamo stare la morte perché è solo grazie a lei che noi siamo qua così come siamo

Ad ogni modo a livello cellulare si sfida la morte! se essa non ci fosse, non vi sarebbe stata evoluzione e quindi ci troveremo ancora ai primi accenni di vita con cellule procariote molto arretrate, organismi unicellulari, ancora nel mare..
Ma visto che morte, e quindi rischio per la sopravvivenza stessa incombevano sono state escogitate 'invenzioni' sempre più ingegnose.. dalle alghe alle meduse (esempi di organismi molto semplici) a noi esseri umani l'essere più evoluto sulla terra...
perciò tutto diventa relativo, perché noi siamo solo un sistema più ingegnoso di altri per garantire il benessere delle cellule che ci compongono..

Morale della storia siamo programmati soltanto per portare avanti un azienda e tutti i dipendenti le cellule, se mancano gli operai l'azienda non va avanti! Noi serviamo, infine solo per nutrire le cellule e garatirne sicurezza, loro ci danno gli strumenti necessari per farlo..

[Robybar]

Se vi possomessere utile, so di una medusa che si chiama Turritopsis nutricola, è molto famosa perché arrivata in fin di vita si ritrasforma in planula (lo stadio giovanile dei celenterati) ricominciando da lì il suo ciclo vitale, per poi ripetere di nuovo la sua vita dopo essersi riprodotta. Ovviamente prima o poi muore, ma c'è qualcosa che le permette di invecchiare molto più lentamente rispetto alle altre meduse. La stessa capacità genetica è usata dalle altre meduse per evitare di prendere tumori o difetti genetici che infatti nelle meduse non esistono.non so se il fattore in questione è stato individuato, ma qualcosa di simile potrebbero farlo anche le formiche, o no?

[feyd]

Se vi possomessere utile, so di una medusa che si chiama Turritopsis nutricola, è molto famosa perché arrivata in fin di vita si ritrasforma in planula (lo stadio giovanile dei celenterati) ricominciando da lì il suo ciclo vitale, per poi ripetere di nuovo la sua vita dopo essersi riprodotta. Ovviamente prima o poi muore, ma c'è qualcosa che le permette di invecchiare molto più lentamente rispetto alle altre meduse. La stessa capacità genetica è usata dalle altre meduse per evitare di prendere tumori o difetti genetici che infatti nelle meduse non esistono.non so se il fattore in questione è stato individuato, ma qualcosa di simile potrebbero farlo anche le formiche, o no?

Superquark di ieri sera?

[Robybar]

Se vi possomessere utile, so di una medusa che si chiama Turritopsis nutricola, è molto famosa perché arrivata in fin di vita si ritrasforma in planula (lo stadio giovanile dei celenterati) ricominciando da lì il suo ciclo vitale, per poi ripetere di nuovo la sua vita dopo essersi riprodotta. Ovviamente prima o poi muore, ma c'è qualcosa che le permette di invecchiare molto più lentamente rispetto alle altre meduse. La stessa capacità genetica è usata dalle altre meduse per evitare di prendere tumori o difetti genetici che infatti nelle meduse non esistono.non so se il fattore in questione è stato individuato, ma qualcosa di simile potrebbero farlo anche le formiche, o no?

Superquark di ieri sera?

Per la verità lo sapevo già, ne abbiamo parlato in classe mesi fa con la prof di scienze e poi ho approfondito su google.. Superquark me lo sono perso..

[humblebee]

Interessantissima discussione.
Mi permetto di dare il mio contributo, riferendomi però ad Apis mellifera, animale che visto il mio lavoro conosco decisamente meglio.
Anche nell'ape da miele la differenza di longevità regina/operaie è presente.
La regina può vivere fino a circa 5 anni (anche se di solito nell'apicoltura produttiva viene sostituita prima) mentre le operaie circa 1 mese in estate e fino a circa 3 in inverno.
In questo animale l'evidente sproporzione è da ricondursi alla quantità di Vitellogenina presente nell'insetto, più abbondante nelle regine (e guardacaso anche nelle api invernali, più longeve) meno nelle operaie.
La Vg è una glicolipoproteina, precursore del vitello in tutti gli ovipari, avente principalmente funzione di riserva energetica ma anche una importante funzione ormonale.
Nelle operaie sterili neosfarfallate, nutrite a miele, il titolo di Vg è elevato ma tende a calare col tempo (al contrario dell'ormone giovanile JH che cresce), raggiungendo il minimo nel momento di transizione nutrice/bottinatrice.
Nelle regine invece , nutrite tutta la vita a pappa reale, il livello di JH si mantiene basso e di conseguenza quella di Vg elevato.
Esiste ovviamente una spiegazione biologicamente sensata a questa situazione:
Il bottinamento è una attività con elevato tasso di mortalità, quindi il superorganismo non può permettersi di rischiare grandi quantità di energia (contenuta nell'insetto come Vg, appunto) in un compito cosi rischioso.
La longevità però ne è fortemente condizionata!
Pur non trattandosi strettamente di formiche spero di aver fatto cosa gradita col mio intervento.
Se non sono stato chiaro in qualche passaggio non esitate a chiedere!
HB

[PomAnt]

La spiegazione "contadina" che avevo sentito io era che le api d'estate si logorano per prendere più miele possibile, mentre l'inverno, riposando, riescono a vivere di più.
Inoltre io sono ingnorante a livello di DNA ma mi permetto di aggiungere un punto di domanda, non è che le regine e le formiche hanno lo stesso DNA si, ma sviluppato in maniera differente?
Noi abbiamo un sacco di DNA latente, per esempio partendo da una cellula dell'unghia noi possiamo ricostruire il DNA di tutte le parti del corpo, solo che il DNA "inutilizzato" resta dormiente.
Partendo da questo presupposto suppongo che la regina abbia sviluppato parti diverse di DNA rispetto alle regine, nonostante il DNA in se sia identico.

[Robybar]

La spiegazione "contadina" che avevo sentito io era che le api d'estate si logorano per prendere più miele possibile, mentre l'inverno, riposando, riescono a vivere di più.
Inoltre io sono ingnorante a livello di DNA ma mi permetto di aggiungere un punto di domanda, non è che le regine e le formiche hanno lo stesso DNA si, ma sviluppato in maniera differente?
Noi abbiamo un sacco di DNA latente, per esempio partendo da una cellula dell'unghia noi possiamo ricostruire il DNA di tutte le parti del corpo, solo che il DNA "inutilizzato" resta dormiente.
Partendo da questo presupposto suppongo che la regina abbia sviluppato parti diverse di DNA rispetto alle regine, nonostante il DNA in se sia identico.

In questo caso bisognerebbe comunque capire cosa induce l'attivazione di una parte del DNA piuttosto che altre parti..
E non mi sembra che si sappia neanche nell'uomo.