Alla ricerca delle nostre origini: come gli umani moderni hanno conquistato il freddo

Le ricerche sul gene FTO e la sua variante rs1421085 T>C indicano che questa mutazione si è sviluppata per favorire la sopravvivenza umana in climi freddi attraverso l’incremento della termogenesi del grasso , suggerendo una spiegazione per la sua elevata prevalenza nelle popolazioni che si sono spostate dall’Africa verso regioni più fredde. Questo legame tra tratti genetici associati all’obesità moderna e adattamenti storici evidenzia l’interazione complessa tra genetica ed evoluzione .

Supportando la teoria dell’ “Out-of-Africa” , recenti studi dimostrano come la variante del gene FTO rs1421085 T>C abbia aiutato gli umani ad adattarsi a climi più freddi potenziando la termogenesi nel tessuto adiposo bruno (BAT) , offrendo un vantaggio per la sopravvivenza. La prevalenza di questa variante nelle regioni fredde indica una selezione positiva, sebbene le anomalie nel subcontinente indiano suggeriscano che le migrazioni storiche abbiano influenzato anche le frequenze geniche. Questo studio sottolinea l’interazione complessa tra evoluzione, storia e genetica, richiedendo ulteriori indagini sull’adattamento umano.

La domanda fondamentale “Chi siamo e da dove veniamo?” ha affascinato l’umanità per millenni. La teoria dell’ “Out-of-Africa” afferma che gli umani moderni, Homo sapiens , sono originati in Africa. Si ritiene che un piccolo gruppo di umani moderni sia migrato fuori dall’Africa circa 70.000 anni fa, e quasi tutti gli umani al di fuori dell’Africa oggi siano discendenti di questi pionieri.

In Africa, gli umani moderni si sono adattati ai requisiti di dissipazione del calore necessari per correre nelle savane dell’Africa orientale perdendo i loro folti peli corporei. Tuttavia, quando gli antenati degli umani moderni lasciarono l’Africa, incontrarono le sfide di sopravvivenza di mantenere i loro corpi caldi in climi estremamente freddi.

Gli studi di associazione genome-wide (GWAS) hanno avanzato significativamente la genetica delle malattie e fornito strumenti preziosi per esplorare gli eventi evolutivi umani. Nel 2007, è stato identificato un cluster di polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) all’interno dell’introne 1 del gene FTO come il più fortemente associato al rischio di obesità. Tuttavia, non era chiaro se questi SNP contribuissero direttamente allo sviluppo dell’obesità. Una svolta è avvenuta nel 2015 quando Claussnitzer et al. hanno pubblicato un articolo fondamentale sul New England Journal of Medicine.

Lo studio ha identificato per la prima volta la variante rs1421085 T>C all’interno del cluster di SNP FTO, mostrando che questa variante inibiva l’espressione di UCP1 (proteina disaccoppiante 1), un gene chiave della termogenesi, e riduceva la capacità termogenica delle cellule di grasso beige umano differenziate. Mentre questo studio sembra chiarire il meccanismo molecolare delle varianti FTO nell’obesità, si nota la mancanza di prove dirette in vivo a sostegno di questi risultati.

Nel 2023, un gruppo di ricerca ha pubblicato un articolo su Nature Metabolism che metteva in discussione le conclusioni sopra menzionate. I risultati hanno rivelato che i topi portatori degli alleli CC omozigoti mostrano una termogenesi del tessuto adiposo bruno (BAT) potenziata e resistenza all’obesità indotta da una dieta ricca di grassi. Notabilmente, i topi con gli alleli CC mostravano temperature corporee circa 6 °C superiori rispetto a quelli con gli alleli TT quando esposti a una stanza fredda (4 °C). Questi risultati hanno portato a speculare che la variante rs1421085 T>C potrebbe essere correlata all’adattamento dei mammiferi agli ambienti freddi.

Per indagare ulteriormente se la variante rs1421085 T>C influenzi la termogenesi negli umani, è stato recentemente condotto uno studio utilizzando BAT fetale umano ottenuto da campioni abortiti a causa di difetti dello sviluppo. I risultati hanno dimostrato che i portatori dell’allele TC avevano un’espressione più alta di UCP1 nel BAT rispetto ai portatori dell’allele TT, in linea con le osservazioni precedenti nei topi. Questa scoperta ha spinto a rivalutare la connessione tra la variante rs1421085 T>C, l’obesità e i processi evolutivi umani. L’espansione di questa variante potrebbe essere attribuita alla selezione positiva per l’adattamento umano agli ambienti freddi?

Negli ultimi 100.000 anni, gli umani moderni hanno migrato da latitudini basse a latitudini alte, passando da zone tropicali e temperate a regioni più fredde, e passando da società di cacciatori-raccoglitori a stili di vita agricoli e pastorali. Questi cambiamenti ambientali hanno imposto pressioni evolutive che hanno giocato un ruolo fondamentale nella formazione della diversità fenotipica tra diverse popolazioni. Ad esempio, la popolazione Inuit che risiede nella gelida regione artica si affida pesantemente ai pesci marini ricchi di acidi grassi polinsaturi omega-3 (PUFA) per la loro dieta. Il segnale più prominente di selezione positiva è osservato all’interno del gene della desaturasi degli acidi grassi (FADS). Notabilmente, queste varianti genetiche erano inizialmente associate ai tratti di altezza nelle popolazioni generali. Un meccanismo comparabile di selezione positiva potrebbe chiarire la narrazione dietro la variante rs1421085 T>C?

Pertanto, utilizzando un’analisi sistematica della frequenza dell’allele C rs1421085 tra diversi gruppi ancestrali, è stata osservata una marcata correlazione inversa tra la frequenza dell’allele C e le temperature medie della pelle terrestre a gennaio. Questo modello osservato indica che “più fredda è la località, maggiore è la frequenza di questa variante”. Il passaggio graduale della frequenza dell’allele C ha tracciato la “ mappa della rotta di migrazione umana moderna ” documentata in precedenza. L’ipotesi che ne consegue è che la notevole varianza nella frequenza dell’allele C tra le popolazioni dall’Africa all’Eurasia potrebbe essere guidata da meccanismi di selezione positiva legati a vari livelli di stress da freddo.