Imminente la clonazione dell’uomo di Neanderthal

Posted on marzo 22, 2010

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L’uomo di Neanderthal non cammina più sulla Terra da millenni, ma il brodo primordiale da cui risorgerà è una emulsione di olio, acqua e il DNA estratto presso il laboratorio del 454 Life Sciences a Branford, Connecticut. Negli ultimi 4 anni sono stati prelevati piccoli frammenti di DNA da campioni di materiale organico disciolto, compresi pezzi di osso di Neanderthal. Le sequenze genetiche fornite dai paleoantropologi hanno dato una nuova linea di elementi per testare la biologia del nostro parente più prossimo che si è estinto.

I primi studi sul DNA di Neanderthal sono incentrati sulle sequenze genetiche dei mitocondri, gli organelli microscopici che convertono gli alimenti in energia all’interno delle cellule. Nel 2005, tuttavia, 454 Life Sciences ha iniziato un progetto di collaborazione con l’Istituto Max Planck di Lipsia, in Germania, per ottenere la sequenza completa del codice genetico di una donna di Neanderthal che è morta nella grotta di Vindija in Croazia oltre 30.000 anni fa. Poiché il genoma di Neandertal è faticosamente in sequenza, gli archeologi e biologi saranno presto di fronte ad un’opportunità che sembrava fantascienza appena 10 anni fa. Essi saranno in grado di guardare il genoma del più prossimo parente dell’uomo e comprendere la sua biologia come comprendiamo la nostra.

Oltre a fornire agli scienziati la possibilità di rispondere a domande sui rapporti tra Neanderthal  e Homo Sapiens come eventuali incroci tra le specie, o la differenza intellettiva, il genoma dei Neanderthal potrà essere utile per la ricerca di cure mediche. Appena saranno messe a punto nuove tecniche di clonazione cellulare la clonazione del Neanderthal diverrà realtà in pochi mesi. La possibilità di utilizzare i geni di ominidi estinti sta per irrompere nella paleoantropologia portandola in un territorio etico sconosciuto. Ci sono ancora ostacoli tecnici, ma presto potrebbe essere possibile utilizzare il lungo genoma estinto in modo sicuro per creare un clone di Neanderthal. Questo passo andrebbe dunque percorso?

Negli 454 della Life Sciences, Gerald Irzyk, Jason Affourtit e Thomas Jarvie spiegano il processo che utilizzano per leggere le sostanze chimiche che compongono il DNA dei Neanderthal e i geni che hanno determinato gran parte della loro biologia. Il DNA ha una forma, chiamata doppia elica, che lo rende simile ad una scala elicoidale. Ogni gradino della scala è chiamata coppia base. I pioli sono costituiti da una coppia di sostanze chimiche chiamate nucleotidi – adenina, timina, citosina e guanina, che sono generalmente indicate con le loro iniziali. La sequenza dei nucleotidi nel DNA determina i geni di un organismo e il loro funzionamento.
Anche se la maggior parte del sequenziamento del genoma del Neanderthal è attualmente svolto dalla società di San Diego “Illumina”, l’Istituto Max Planck initially ha scelto la 454 perché essa aveva escogitato un modo per leggere centinaia di migliaia di sequenze di DNA alla volta. Tale  tecnologia di sequenziamento del genoma sta progredendo ad un ritmo comparabile al potere di elaborazione del computer. “Sei anni fà se si voleva sequenziare un E. coli [una specie di batteri], che possiede circa 4 milioni di paia di basi di lunghezza, ci sarebbe voluto uno o forse due milioni di dollari, un anno di tempo e 150 studiosi al lavoro “, dice Jarvie. “Oggi, una persona può fare tutto in due giorni e il costo totale sarebbe a poche centinaia di dollari.”

Mettere i frammenti assieme, può essere un pò  difficile. “A prima vista, sembra un assemblaggio completamente casuale di As, Ts, Cs, e GS,” dice Irzyk.  Per il campione di Neanderthal, il genoma umano e quello dello scimpanzé sono stati usati come riferimento per il controllo della sequenza.

Lavorare con il DNA antico può essere molto più problematico del sequenziamento del materiale genetico da specie viventi. Poche ore dopo la morte, le cellule smettono di funzionare in un processo chiamato apoptosi. Le cellule muoiono e rilasciano enzimi che tagliano il DNA in piccoli pezzi. In una cellula umana, questo significa che l’intero genoma di tre miliardi di base-coppia è ridotto in frammenti. Il DNA passa anche attraverso i cambiamenti chimici che alterano i nucleotidi con l’invecchiamento – cambiamenti di C in T e G si trasforma in A – che può causare una errata interpretazione genetica. Nel caso del campione di Neanderthal, bisogna discernerlo dal DNA proveniente da batteri e altri agenti inquinanti che erano stati  trovati attaccati all’osso. Il DNA contaminante deve essere identificato ed eliminato. Data la somiglianza tra Neanderthal e il moderno DNA umano, questo può essere particolarmente difficile perchè a contaminazione viene anche dalla gente che scavò o ha analizzato l’osso.

Neanderthal e Homo sapiens sono stati in contatto dai 5.000 ai 7.000 anni. Entrambi vivevano nello stesso tipo di ambienti, ma la nostra specie ha avuto un vantaggio competitivo che a poco a poco ha confinato i Neanderthals ai bordi dell’Europa. Queste mappe mostrano la gamma di Neanderthal (sinistra) e Homo sapiens (a destra) tra 38.600 e 36500 anni fa. In questo lasso di tempo, gli uomini di Neanderthal erano fuori dell’Europa ad eccezione della penisola iberica. Le zone grigie e arancioni sono adatte per l’abitazione. I cerchi indicano i siti archeologici. (Per gentile concessione William Banks)
In base al giudizio di Stephan Schuster, un genetista alla Pennsylvania State University, il primo progetto di “Neanderthal genome” potrà contenere molti errori. Egli stima che per ottenere una sequenza di DNA del tutto accurata sarà neccessario prendere cinque campioni separati dalla stessa persona e sequenziare il genoma almeno 30 volte.

Schuster ha sequenziato il genoma del mammuth nel 2007 e tale approccio potrebbe funzionare per i grandi animali, ma avendo cinque campioni di un Neanderthal unico comporterebbe la distruzione di una grande quantità di osso di valore. Carles Lalueza-Fox, un paleogeneticista presso l’Università della Spagna a Barcellona, ritiene che la precisione del DNA potrebbe essere controllata da una sequenzazione di decine o centinaia di volte le aree del genoma di Neandertal.

Per la clonazione di un Neanderthal ci vorrà molto di più di un genoma accuratamente ricostruito. Assemblare artificialmente una copia esatta della sequenza del DNA di Neanderthal potrebbe essere fatto facilmente e economicamente con le attuali tecnologie. “La sfida più grande è quella di ricostruire un genoma senza una cellula” ci dice James Noonan, genetista all’Università di Yale. La forma del DNA all’interno dei cromosomi influenza il modo in cui i geni interagiscono con le sostanze chimiche all’interno della cellula. Le proteine sono i mattoni di un organismo, e il modo in cui un genoma si esprime è importante quanto il DNA. Secondo Schuster e Lalueza-Fox, il danno cellulare che si verifica dopo la morte rende impossibile da capire in un Neanderthal. Ciò potrebbe significare che per fare un clone identico a qualcuno che è vissuto 30.000 anni fa è impossibile.
Un modo per aggirare i problemi di lavoro con un genoma artificiale sarebbe quello di modificare il DNA all’interno di una cellula vivente. Questo tipo di ingegneria genetica si può già fare, ma poche modifiche possono essere effettuate in una sola volta. Per clonare un uomo di Neanderthal, occorrerebbero migliaia o forse milioni di modifiche al DNA di una cellula umana. George Church, professore di genetica alla Harvard Medical School, fa parte di un gruppo di ricerca che sta sviluppando una tecnica per fare centinaia di modifiche ad un genoma contemporaneamente. La tecnica di ingegneria automatizzata del genoma (MAGE), utilizza sequenze corte di DNA chiamate oligonucleotidi in cui inserire pezzi di materiale genetico artificiale nel genoma di una cellula. MAGE è stato usato con successo per fare 24 modifiche ai genomi di batteri, di topi, e più recentemente di cellule umane. Church stima che ci sarebbero voluti circa 10 milioni di modifiche per rendere un genoma umano moderno corrispondente al genoma di Neanderthal.
George Church ritiene che il punto di partenza della clonazione di Neanderthal è a livello cellulare, la creazione di fegato, pancreas, o cellule cerebrali. “Non si può sapere tutto solo guardando la sequenza genetica,” dice. “E ‘difficile prevedere le caratteristiche fisiche.” Le cellule di Neanderthal potrebbero essere importanti per la scoperta di trattamenti per malattie come l’HIV, la poliomielite e il vaiolo, dice. Se gli uomini di Neanderthal sono sufficientemente diversi dagli esseri umani moderni, essi potrebbero avere un’immunità genetica per queste malattie. Ci possono essere anche differenze nella loro biologia che potrebbero portare a  nuovi farmaci o trattamenti di terapia genica.

Finora, gli sforzi per rilanciare specie estinte mediante clonazione hanno un triste primato. Il 6 gennaio 2000, una violenta tempesta nel nord della Spagna ha provocato la caduta di un ramo di albero su Celia, l’ultima pirenaica Ibex, schiacciandogli il cranio. Ciò potrebbe sembrare una chiara indicazione che la fortuna evolutiva dello stambecco era esaurita, ma un campione di tessuto prelevato da un orecchio della Celia ha fornito il DNA che un gruppo di scienziati spagnoli ha poi utilizzato per ricostruire 439 ovuli. Si svilupparono 57 embrioni, mentre 52 non sopravvissero all’intera durata della gravidanza, quattro nacquero morti, e un clone che è sopravvissuto alla nascita morì di insufficienza polmonare entro poche ore.

I cloni degli stambecco furono realizzati con tecniche di clonazione della Advanced Cell Technology, una società di biotecnologie a Worcester, Massachusetts. La tecnica, chiamata trasferimento nucleare, consiste nella rimozione del nucleo, la parte contenente il materiale genetico della cellula, di un ovulo donatore e la sua sostituzione con un nucleo contenente il DNA clone. Nel caso dello stambecco, sono state utilizzate la uova di capra perché le specie sono strettamente correlate e molti caprini sono stati clonati con successo diverse volte, spiega Robert Lanza, primo ufficiale scientifico di ACT. Secondo Lanza, specie come le mucche e capre clonate sono diventate routine, con pochi problemi.
Le specie che non sono state clonate ancora mostrano molti rischi. Il processo di trasferimento nucleare distrugge la cellula facendola morire. Il numero di individui risultanti malati o morti dalla clonazione di trasferimento nucleare è la ragione perchè quasi tutti gli scienziati si oppongono alla clonazione riproduttiva umana. Ma anche se la clonazione di trasferimento nucleare potrebbe essere perfezionata in esseri umani o gli uomini di Neanderthal, sarebbe probabilmente necessario un periodo orribile di tentativi ed errori. Vi è, tuttavia, un’altra possibilità.
Il modo migliore per clonare i Neanderthal potrebbe essere quello di creare cellule staminali che hanno il loro DNA. Negli ultimi anni, i genetisti hanno imparato a prendere le cellule della pelle per tornare ad uno stato chiamato pluripotenza, che possono diventare quasi qualsiasi tipo di cellula del corpo umano. Church propone di utilizzare la tecnica MAGE di modificare il DNA di una cellula staminale per ottenere il genoma di Neanderthal. Le cellule staminali potrebbero essere lasciate a riprodursi, per la creazione di una colonia di cellule che possono essere programmate per diventare qualsiasi tipo di cellula che esisteva nel corpo dei Neanderthal. Colonie di cellule del cuore, del cervello e le cellule del fegato, o interi organi eventualmente, potrebbero essere coltivati per scopi di ricerca.

Questa tecnica potrebbe essere utilizzata anche per creare una persona. Una delle cellule staminali con il DNA di Neanderthal potrebbe essere impiantata in una blastocisti umana – un gruppo di cellule nel processo di sviluppo di un embrione. Quindi, tutte le cellule non Neanderthal potrebbero essere fatte crescere. L’individuo sviluppato dai blastocisti sarebbe il risultato di geni del Neanderthal. In effetti, sarebbe un uomo di Neanderthal clonato. Church crede che, dopo la prime fasi di sviluppo, i geni si esprimono come hanno fatto nei singoli originali, eliminando ogni influenza dalla cellula umana o dal moderno scimpanzé.

La tecnica è nuova, ed è stata testata poca, ma Church pensa che dovrebbe funzionare. Tuttavia, egli fa notare che chiunque venga creato da questo processo sarebbe sprovvisto dei fattori ambientali e culturali che avrebbero influenzato i Neandertaliani originali, dando vita ad un nuovo Neanderthal. Nel nord della Spagna 49000 anni fa, 11 uomini di Neanderthal furono assassinati. Il loro smalto dentale indica che ciascuno di loro era passato attraverso diversi periodi di grave carestia, una condizione in cui i loro aggressori avevano probabilmente condiviso. Segni di taglio sulle ossa indicano che furono massacrati con strumenti di pietra. Circa 700 metri all’interno di grotte El Sidrón, un gruppo di ricerca compreso Lalueza-Fox ha scavato 1.700 ossa di quella festa cannibale. Molto è noto circa la genetica Neanderthal che proviene da quelle 11 persone. Lalueza-Fox non prevede di carpire l’intero genoma dei Neanderthal di Sidrón El, interessandosi di geni specifici. “Scelgo i geni che sono in qualche modo correlati alle singole individualità” dice. “Mi piacerebbe creare un’immagine personale di questi ragazzi”; Finora, il suo lavoro ha dimostrato che l’uomo di Neanderthal aveva una unica variante del gene per la pelle chiara e capelli rossi, il che può significare la loro pelle e il colore di capelli era diverso da quelli degli esseri umani moderni. Lalueza-Fox ha testato i tipi di sangue di due uomini di Neanderthal e ha trovato che erano entrambi O. Uno del tipo HE scoperto, dimostra che gli umani moderni e Neanderthals sono parti di una versione di un gene chiamato FOXP2, che è associato con l’abilità del  linguaggio il che significa che i Neanderthal probabilmente parlavano una loro lingua. 

L’uomo di Neanderthal si staccò dalla stirpe degli umani moderni circa 450.000 anni fa. Si evolvettero con cervelli più grandi cervelli e divennero più piccoli di statura rispetto ai loro antenati Homo Heidelbergensis. Essi inoltre svilupparono una maggiore varietà di strumenti in pietra e più efficaci tecniche per farli. In media, gli uomini di Neanderthal avevano il cervello di circa 100 centimetri cubici (circa 3 once) più grandi di quelli di persone che vivono oggi. Ma queste differenze sono probabilmente dovute alla loro maggiore dimensione globale del corpo. Quei grandi cervelli sono stati alloggiati all’interno di teschi che eranono più ampi e più piatti, con minori fronte degli umani moderni. I loro volti sporgevano in avanti e mancava il mento. Le loro braccia e la parte inferiore delle gambe erano più brevi degli esseri umani moderni, che li rendeva più lenti e meno efficienti corridori, ma avevano anche più massa muscolare. Le loro ossa erano più spesse e più forti delle nostro, e in genere mostrano un sacco di rotture guarite forse causate da tecniche di caccia che richiedevano uno stretto contatto con la selvaggina di grandi dimensioni come bisonti e mammuth. Essi avevano un naso largo e sporgente, che contribuì a respirare più facilmente quando inseguivano prede in ambienti freddi. Recenti studi che hanno posto a confronto i Neanderthal con la moderna anatomia umana hanno trovato alcune scoperte sorprendenti. “Gli uomini di Neanderthal non sono solo una sorta di divertenti eschimesi che vissero 60.000 anni fa”, afferma Jean-Jacques Hublin, un paleoantropologo al Max Planck. “Essi avevano un modo diverso di dare alla luce i bambini, differenti stile di vita, differente orecchio interno, la genetica, la velocità di sviluppo delle persone, lo svezzamento, l’età della pubertà”. Uno studio di confronto tra i bambini di Neanderthal e quelli moderni ha mostrato che l’infanzia dei Neanderthal era più breve. Alcuni paleoantropologi credono che raggiungessero la maturità fisica all’età di 15 anni. 

Ci sono esseri umani che oggi sono più diversi tra loro nelle caratteristiche fisiche, dice John Hawks, un paleoantropologo all’Università del Wisconsin. Egli ha studiato le differenze nel DNA delle moderne popolazioni umane per capire il tasso di cambiamento evolutivo di Homo sapiens. Molte delle differenze tra un clone di Neanderthal e uomo moderno sarebbe dovute ai cambiamenti genetici che la nostra specie ha subito dato che i Neanderthal si estinsero. “Negli ultimi 30.000 anni si contano da 2.500 a 3.000 eventi che hanno portato in positivo i cambiamenti funzionali nel genoma umano” dice Hawks. L’uomo moderno, egli dice, è così diverso dall’Homo Sapiens che visse nel periodo neolitico 10.000 anni fa, come l’uomo del Neolitico lo era dal Neanderthal. I cloni creati da un genoma che è vecchio più di 30.000 anni, non avrà l’immunità a una vasta gamma di malattie, alcune delle quali sarebbe probabilmente fatali. Saranno intolleranti al lattosio, avranno difficoltà a metabolizzare l’alcol, si presteranno a sviluppare la malattia dell’Alzheimer, e forse avrebbero un cervello diverso dalla gente moderna.
Bruce Lahn presso l’Università degli studi di Chicago, parla della storia evolutiva dei geni che controllano lo sviluppo del cervello umano. Egli sostiene che nei nostri geni abbiamo ne abbiamo molti ereditati direttamente dai Neanderthal, almeno per il 75% della popolazione. Il cervello dell’uomo di Neanderthal li rendeva capaci di alcune innovazioni culturali impressionanti. Seppellivano i loro morti già110000 anni fa, il che significa che avevano un sistema sociale che ha richiesto lo smaltimento formale del defunto. Circa 40.000 anni fa, hanno adottato la pietra come nuovo strumento. Ma anche se fossero stati adattabili come l’Homo sapiens, la questione rimane aperta circa la loro estinzione. Chris Stringer del Museo di Londra di Storia Naturale ritiene che la nostra specie cacciava e raccoglieva gli alimenti, in modo intensivo e non lasciava spazio sufficiente per l’uomo di Neanderthal. In altre parole, avevano lo stesso problema, come molte specie estinzione di oggi – sono state affollate dall’Homo Sapiens.

Bernard Rollin, un esperto di bioetica e docente di filosofia presso Colorado State University, non crede che la creazione di un clone di Neanderthal sarebbe un problema etico in sé e per sé. Il problema sta nel modo in cui i singoli che sarebbero stati trattati da altri. “Non credo che sia giusto creare persone che sarebbero forse derise o temute. Dato che gli esseri umani sono esseri a un certo livello sociale, i Neanderthal sarebbero in una condizione gravemente iniqua. I Neanderthal sarebbero portati in un mondo cui non appartengono.” Non c’erano città quando l’uomo di Neanderthal si estinse, e nel periodo di punta la loro popolazione non superò mai i 10.000 esemplari in tutta Europa. La clonazione di un Neanderthal mancherebbe degli adattamenti genetici dell’evoluzione,  Ma, non tutti sono d’accordo che i Neanderthal fossero così diversi dagli esseri umani moderni che sarebbero trattati come reietti. “Sono convinto che se si allevasse un uomo di Neanderthal in una moderna famiglia umana sarebbe come tutti gli altri, dice Trenton Holliday, un paleoantropologo presso la Tulane University. “Non ho motivo di dubitare che potrebbe parlare e fare tutte le cose che gli esseri umani moderni fanno”. “Penso che non ci sarebbe alcun dubbio che se si clonasse un uomo di Neanderthal, i singoli sarebbero riconosciuti come aventi diritti umani in virtù della Costituzione e dai trattati internazionali, afferma Lori Andrews, professore del Chicago-Kent College of Law. La legge non definisce ciò che un essere umano è o non è.

Esiste un precedente legale negli Stati Uniti che sembra essere dalla parte dei diritti dell’uomo di Neanderthal. Nel 1997, Stuart Newman, un professore di biologia alla New York Medical School ha tentato di brevettare il genoma di un ibrido di uomo scimpanzè come mezzo per impedire a chiunque di creare una tale creatura. L’ufficio brevetti, però, ha respinto la sua domanda sulla base del fatto che violerebbe l’emendamento 13 della Costituzione contro la schiavitù. Andrews ritiene che la pronuncia l’Ufficio dei brevetti indica che la legge riconosce uguali diritti umani. Un Neanderthal avrebbe un genoma che è ancora più riconoscibilmente umano rispetto all’ibrido di Newman. “Se andiamo a dare i diritti umani ai Neandertaliani … cosa succederà a questo individuo?” Andrews ha detto. “Ovviamente, esso non avrà libertà tradizionale. Sarà studiato e utilizzato per esperimenti. E ancora, se fosse concessa la protezione legale, avrebbe il diritto di non essere soggetto di ricerca “.
I diritti umani e le leggi variano notevolmente in tutto il mondo. “Non esiste un divieto Universale sulla clonazione”, spiega Anderson. “Anche negli Stati Uniti ci sono alcuni stati con il bando, e altri che non lo fanno.” L’8 agosto 2005, le Nazioni Unite hanno votato per vietare la clonazione umana. Hanno inviato un chiaro messaggio che la maggior parte dei governi ritengono che la clonazione umana è immorale. Il divieto, tuttavia, non è vincolante.

Le questioni giuridiche che circonderrebbero un Neanderthal clonato non si fermano con i suoi diritti. Secondo le leggi attuali, i genomi possono essere brevettati, il che significa che qualcuno o qualche azienda potrebbe potenzialmente possedere il codice genetico di una persona di lunga vita. Svante Pääbo, a capo del progetto di sequenziamento del genoma del Neanderthal alla Max Planck, ha rifiutato di commentare per questo articolo, citando le preoccupazioni circa la violazione di un accordo stipulato con la rivista che sta per pubblicare la sequenza del genoma. Ma lui ha rilasciato questa dichiarazione: “Non abbiamo in programma di brevettare i geni nel Neanderthal”.

L’obiettivo ultimo è quello di studiare l’evoluzione umana  per capire meglio la nostra razza. L’opportunità di incontrare un Neanderthal, è una possibilità troppo buona per lasciarsela sfuggire. Ma cosa succederebbe se quello che abbiamo imparato dalla clonazione di un Neanderthal diventasse curiosità e compassione? Ci sarebbe sufficiente beneficio scientifico per affrontare il rischio? Hublin adotta una linea più dura. “Noi non siamo i dottor Frankenstein che usiamo i geni umani per creare creature solo per vedere come esse funzionano. “Noonan è d’accordo: “Se l’esperimento riuscisse e si generasse un Neanderthal che parla, lei ha violato ogni regola etica che abbiamo” dice, “e se l’esperimento riesce bene…. E’ un mancato guadagno. Altri scienziati affermano che ci possono essere circostanze che possano giustificare la clonazione di Neanderthal. “Se potessimo veramente farlo e sappiamo che stiamo facendo bene, io sono a favore” dice Lahn. “Potremmo imparare molto di più da un adulto vivente di Neanderthal che da colture cellulari” dice Church. Il clone avrebbe anche un gruppo di pari, il che significherebbe la creazione di cloni diversi, se non una colonia intera. Secondo Church, studiare i Neanderthal, con il loro consenso, fornirebbe il potenziale per curare le malattie e salvare vite umane.

traduzione acurea di Arthur McPaul

fonte: http://www.archaeology.org/1003/etc/neanderthals.html

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