La “gastrulazione” è quel momento in cui le cellule di un embrione si sviluppano e passano dall’essere un singolo strato al formare una struttura multidimensionale con asse corporeo principale ben definito. Negli esseri umani, questo processo inizia circa 14 giorni dopo il concepimento. Questa fase è cruciale per comprendere i segreti dell’inizio della vita ma, poiché non è possibile esaminare la gastrulazione di un embrione umano, gli scienziati dell’Università della California di San Diego hanno analizzato quella di un embrione di pulcino (molto simile, in questo contesto, a quello dell’uomo).
Guidati da Mattia Serra, e con il contributo dei biologi dell’Università di Dundee, i ricercatori hanno costruito un modello matematico in grado di prevedere con precisione i “flussi di gastrulazione”. Si tratta dei movimenti di “sciami” di decine di migliaia di cellule all’interno dell’embrione: è la prima volta che un modello auto-organizzante riesce a descrivere (e prevedere) questi flussi nell’embrione di pulcino.
Il modello ha permesso, quindi, non solo di capire meglio come funzionano i flussi nel pulcino ma di simulare anche gli effetti del cambiamento delle “condizioni iniziali”: di fronte a opportune perturbazioni si sono generati dei flussi non tipici dei pulcini ma registrati in altre due specie di vertebrati, la rana e il pesce.
Per verificare che non si trattasse di mere speculazioni computazionali, gli scienziati hanno effettuato anche in vivo, su embrioni di pulcino, queste variazioni di parametri e hanno osservato che gli embrioni manipolati producevano realmente flussi di gastrulazione tipici di pesci e rane.
Questi risultati, pubblicati su Science Advances, suggeriscono dunque che per tutte le specie di vertebrati potrebbero esserci identici principi fisici alla base dell’auto-organizzazione cellulare. “Pesci, rane e pulcini vivono tutti in ambienti diversi, quindi nel tempo la pressione evolutiva potrebbe aver modificato i parametri e le condizioni iniziali dello sviluppo dell’embrione”, ha spiegato Serra, “ma alcuni dei principi fondamentali di auto-organizzazione, almeno in questa fase iniziale della gastrulazione, potrebbero essere gli stessi in tutti e tre”.
