Blog

Jun 05, 2023

L'invecchiamento di C. elegans è accelerato da un sé

Nature Communications volume 14, numero articolo: 4381 (2023) Cita questo articolo 3815 Accessi 97 Dettagli metriche altmetriche In C. elegans post-riproduttivo, riutilizzo distruttivo della biomassa somatica

Nature Communications volume 14, numero articolo: 4381 (2023) Citare questo articolo

3815 accessi

97 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Nel C. elegans post-riproduttivo, il riutilizzo distruttivo della biomassa somatica supporta la produzione di tuorlo che, come è stato recentemente dimostrato, viene scaricato e può servire come alimento per la progenie larvale. Ciò ricorda lo sforzo riproduttivo suicida (morte riproduttiva) tipico degli organismi semelpari come il salmone del Pacifico. Per esplorare la possibilità che C. elegans mostri la morte riproduttiva, abbiamo confrontato coppie di specie sorelle dei generi Caenorhabditis e Pristionchus con ermafroditi e femmine. Riportiamo che lo sfiato del tuorlo e la patologia costitutiva precoce che comporta importanti cambiamenti anatomici si verificano solo negli ermafroditi, che hanno anche una vita più breve. Inoltre, solo negli ermafroditi la rimozione della linea germinale sopprime la patologia senescente e aumenta notevolmente la durata della vita. Ciò è coerente con l'ipotesi che C. elegans mostri una morte riproduttiva che viene soppressa dall'ablazione della linea germinale. Se corretto, ciò implicherebbe una grande differenza nel processo di invecchiamento tra C. elegans e la maggior parte degli organismi superiori e spiegherebbe potenzialmente l'eccezionale plasticità nell'invecchiamento di C. elegans.

È probabile che i meccanismi di invecchiamento differiscano tra gli organismi con storie di vita semelpare e iteropare. Le specie semelpare presentano un solo episodio riproduttivo, che spesso comporta uno sforzo riproduttivo così intenso da portare a una morte rapida (morte riproduttiva)1,2. Gli organismi che mostrano morte riproduttiva semelpara vanno dalle piante monocarpiche al salmone del Pacifico. Al contrario, le specie iteropare, che comprendono la maggior parte dei mammiferi, sono capaci di cicli multipli di riproduzione e sperimentano un processo di invecchiamento più graduale.

Per essere precisi sul significato del termine semelparità: sebbene alcuni ma non tutti gli organismi con un singolo episodio riproduttivo mostrino la morte riproduttiva, il termine semelparità è spesso usato per denotare specificamente organismi semelpari che mostrano la morte riproduttiva. Allo stesso tempo, il verificarsi della morte riproduttiva in organismi con un solo episodio riproduttivo è determinante per la semelparità nel secondo senso del termine.

Dalla fine degli anni ’70, il nematode Caenorhabditis elegans è stato utilizzato intensamente come organismo modello per tentare di comprendere le cause dell’invecchiamento. Ciò ha portato alla scoperta di un grado notevolmente elevato di plasticità nell'invecchiamento in questa specie3,4,5 con un aumento della durata della vita fino a 10 volte osservato6. C. elegans è insolito anche per la gravità e la comparsa singolarmente precoce della patologia senescente, che colpisce in particolare gli organi coinvolti nella riproduzione7,8,9,10,11,12. Negli ermafroditi post-riproduttivi di C. elegans, la biomassa intestinale viene convertita in tuorlo portando all'atrofia intestinale e all'accumulo di tuorlo9,13. Recentemente abbiamo dimostrato che le madri post-riproduttive espellono il tuorlo che può funzionare come un latte (o “tuorlo latte”), che viene consumato dalla progenie larvale che supporta la crescita e la riproduzione14.

Questo tipo di sforzo riproduttivo autodistruttivo, in cui il riutilizzo della biomassa promuove la degenerazione degli organi, si verifica spesso negli organismi semelpari che subiscono la morte riproduttiva. La rimozione della linea germinale aumenta notevolmente la durata della vita sia nel C. elegans che nel salmone del Pacifico, in quest'ultimo caso sopprimendo la morte riproduttiva5,15. Considerate insieme al suo singolo episodio riproduttivo, queste osservazioni sollevano la possibilità che la marcata plasticità nella durata della vita di C. elegans sia una funzione della soppressione della morte riproduttiva, cioè che questa specie sia semelpara.

Un'ulteriore possibilità ipotetica è che la morte riproduttiva si sia evoluta in C. elegans come conseguenza dell'ermafroditismo. Le specie di nematodi del genere Caenorhabditis sono gonocoristiche, con un numero approssimativamente uguale di femmine e maschi, o androdioiche, con ermafroditi autofecondanti e maschi rari16. L'ermafroditismo protandro (dove vengono prodotti prima gli spermatozoi e poi gli ovociti) consente a C. elegans di colonizzare rapidamente nuove zone alimentari, ma al costo di un periodo riproduttivo più breve a causa dell'esaurimento degli spermatozoi propri16,17. La capacità di convertire la biomassa somatica in tuorlo per nutrire la prole può consentire a C. elegans post-riproduttivo di ridurre questo costo e promuovere il fitness inclusivo14. Se corretto, ciò prevede che la morte riproduttiva si verificherà negli ermafroditi di Caenorhabditis ma non nelle femmine, dove la riproduzione obbligata mediante accoppiamento con maschi supporta periodi riproduttivi più lunghi.