La ricerca sulla visione dei colori ha avuto origine nei topi e lo studio dei coni e dell’elaborazione della luce, tuttavia, una nuova ricerca che utilizza il pesce zebra ha permesso ai ricercatori dell’Università di Tokyo di comprendere i vantaggi evolutivi dello sviluppo della visione dei colori e dei processi che possono causare daltonismo.
I pesci zebra sono costantemente utilizzati nella ricerca medica per alcuni motivi:
- Il loro intero genoma è sequenziato, il che significa che i ricercatori possono facilmente identificare irregolarità nel loro corredo genetico o creare mutazioni per studiare le funzioni genetiche.
- I pesci zebra condividono il 70% dei loro geni con gli umani.
- Sono trasparenti in modo che i ricercatori possano vedere le loro strutture interne evolversi e svilupparsi.
- L’84% dei geni delle malattie umane ha una controparte del pesce zebra, il che significa che i ricercatori possono confrontare la risposta fisiologica del pesce zebra a una malattia con quella di un essere umano.
In uno studio dell’Università di Tokyo, i ricercatori sono stati in grado di modificare geneticamente i coni del pesce zebra. I coni sono la parte dell’occhio che rende possibile la visione dei colori. In combinazione con i bastoncelli, i coni intercettano le lunghezze d’onda della luce e permettono a noi e ai pesci di elaborare e colorare. Combinando lo studio delle sequenze del genoma che creano i tipi di coni specifici per determinate onde luminose e gli strumenti di modifica genetica che ci consentono di modificare i geni, i ricercatori sono stati in grado di disattivare i coni all’interno degli occhi del pesce zebra che vedono la luce blu e verde.
In che modo i geni influenzano la vista?
Ad eccezione di una maschera appannata sulla cornea dell’occhio e della presenza di coni aggiuntivi in alcune specie di pesci, gli occhi dei pesci sono molto simili nella struttura agli occhi umani. Entrambi usano bastoncelli e coni per elaborare gli stimoli esterni. Questo stimolo viene quindi trasmesso attraverso il sistema nervoso al cervello da una reazione a catena di cariche elettriche. I pesci possono anche vedere una varietà di combinazioni di colori, simili agli umani. In effetti, alcune specie di pesci possono vedere ancora più sfumature e colori rispetto agli umani! Queste somiglianze nel corredo genetico e strutturale sono la ragione per cui i ricercatori hanno iniziato a usare i pesci per studiare la vista piuttosto che i topi.
I topi non possono distinguere tra i colori blu e verde. La loro visione è limitata alle lunghezze d’onda che non contengono quei colori. Questo è semplicemente il modo in cui i topi si sono evoluti in modo diverso rispetto agli umani e ai pesci. Negli esseri umani e nei pesci, tuttavia, il colore è importante per la sopravvivenza (per i pesci) e per la comprensione della loro comunità e cultura (per gli esseri umani).
I ricercatori hanno identificato tre tipi di geni presenti nelle creature con quattro coni in grado di elaborare quattro diverse lunghezze d’onda della luce. Questi coni sono controllati dai seguenti geni: sei6b, sei7e foxq2. Volpeq2 controlla l’elaborazione della luce blu e attiva il sei6b e sei7 geni per inviare i segnali delle luci blu al cervello.
Nel loro studio, i ricercatori sono stati in grado di disattivare il foxq2 gene nelle sequenze del genoma del pesce zebra. Questo ha bloccato la luce blu dai coni del pesce zebra e ha costretto i loro occhi ad adattarsi a sequenze di elaborazione più brevi che alla fine non hanno elaborato il colore blu. Questo processo e il blocco hanno aiutato i ricercatori a determinare due cose:
- Sono stati in grado di scoprire l’importanza del colore blu per la sopravvivenza dei pesci zebra. I pesci zebra che non sono in grado di elaborare la luce blu hanno avuto difficoltà a trovare cibo nel loro ambiente.
- Sono stati in grado di studiare il processo di attivazione e disattivazione di un gene che influenza l’elaborazione del colore.
L’impatto della comprensione dell’elaborazione del colore di Zebrafish
Attivando e disattivando il foxq2 gene nel pesce zebra, i ricercatori hanno fatto un passo avanti nella comprensione del daltonismo umano. Studiando l’interazione dei geni in una sequenza genomica mentre elaborano diverse lunghezze d’onda, i ricercatori possono eventualmente applicare questa ricerca alla correzione del daltonismo nei pazienti umani.
