Qual è il legame tra una migliore alimentazione dei vitelli, una maggiore produzione di latte e le api da miele? Se hai detto metilazione del DNA, allora sei senza dubbio un epigenetista! Per tutti gli altri, per comprendere meglio la relazione, iniziamo con uno sguardo alla differenziazione delle api all'interno dell'alveare. Tutte le larve femmina di ape contengono lo stesso DNA - in realtà sono cloni genetici - eppure esiste una significativa differenziazione tra la regina e le api operaie. Poiché entrambe le caste sono esclusivamente femminili (i maschi riproduttori sono chiamati droni), questa differenza non è spiegata dal sesso. Quindi, come possono due cloni diventare diversi? La risposta si trova nell'epigenetica.
Mentre due organismi possono essere geneticamente identici, il modo in cui i geni sono espressi permette di avere differenze molto significative. L'epigenetica descrive i meccanismi con cui i singoli geni vengono espressi o inibiti. È come se ogni gene fosse associato ad un interrutore che può attenuare o amplificare la sua importanza (cioè il suo impatto sul fenotipo) in base ai cambiamenti nell'ambiente esterno ed interno dell'organismo. Per le api regine, i cambiamenti ambientali trasformazionali sono legati all'ingestione della pappa reale.
La pappa reale è composta per il 67% di acqua, il 12,5% di proteine grezze tra cui diversi aminoacidi, l’11% di zuccheri semplici e il 5% di acidi grassi. Contiene inoltre più tracce di minerali, enzimi e vitamine. Tutte le larve vengono alimentate con pappa reale per i primi tre giorni, tuttavia la regina vi si nutre per tutta la vita - e in grandi quantità. Ma il catalizzatore dietro la differenziazione della regina è un componente specifico della proteina chiamata 57-kDa, meglio conosciuta come Royalactin. Royalactin aumenta le dimensioni del corpo e lo sviluppo delle ovaie e accorcia i tempi di sviluppo delle api mellifere. La differenza tra le caste regina e operaie è uno degli esempi più sorprendenti in natura di polimorfismo fenotipico a causa di fattori epigenetici.
Api regina |
Api operaie |
| Pappa reale assunta durante la vita (quantità di cibo = 10 volte in più delle api operaie) | Alimentate con pappa reale per 3 giorni, dopodiché si passa ad una miscela di polline e miele |
| Crescita rapida: 200 mg di peso finale | 100 mg di peso finale |
| Durata = 3 anni | Durata = 1 mese |
| Maturazione degli organi riproduttivi (fino a 2000 uova al giorno) | Ovaie poco sviluppate, inattive |
Mentre le api offrono l'esempio più lampante di polimorfismo epigenetico, il campo dell'epigenetica negli insetti fornisce una grande quantità di dati sui meccanismi condivisi con i vertebrati. Questo aiuta gli scienziati ad approfondire il concetto di espressione genica dipendente dal contesto.
Perciò, il miglior latte in polvere fornito secondo un piano alimentare ad elevati apporti nutrizionali può costituire il nettare reale che trasformerà i vitelli nelle regine ad alta produzione in allevamento? Le prove dimostrano essere questo il caso, con benefici in tutta la carriera, tra cui una prima lattazione con più latte prodotto e una salute migliorata. Oggi gli scienziati nei programmi di ricerca LifeStart e in altri centri di ricerca in tutto il mondo stanno lavorando per comprendere meglio questo effetto e il ruolo specifico che l'epigenetica gioca nel correllare l'alimentazione alle future prestazioni. Naturalmente i vitelli e le api non sono i soli organismi in cui sono attivi i meccanismi epigenetici. Tutti gli eucarioti (organismi composti da una o più cellule contenenti nuclei e organelli visibilmente evidenti) sono interessati. Già ampie ricerche si sono concentrate sui meccanismi epigenetici nell'uomo, nelle pecore e nei ratti, per citarne solo alcuni.
