Rinoceronte bianco settentrionale: salvarlo può cambiare la storia

IL RINOCERONTE BIANCO SETTENTRIONALE

Il rinoceronte bianco settentrionale (Ceratotherium simum cottoni) è una delle due sottospecie di rinoceronte bianco. Assieme ad elefante africano, giraffa e ippopotamo, è tra le specie di mammiferi più grandi presenti in Africa. Morfologicamente è molto simile al rinoceronte bianco meridionale (Ceratotherium simum simum), ma leggermente più piccolo. Il peso si aggira intorno ai 1.500 kg, con una lunghezza media di 270 cm. Anche il corno e la gobba risultano di dimensioni inferiori, mentre le orecchie e la coda sono più pelose rispetto all’altra sottospecie. L’habitat principale di questo grande erbivoro erano le savane paludose centro- orientale: le zampe erano adattate per gli spostamenti su terreni fangosi.

Il declino

Attualmente questa specie è ritenuta “estinta in natura” dalla lista Rossa della IUCN, nonostante vi siano delle presunte osservazioni di alcuni esemplari nel Sudan meridionale. Con solo due esemplari femmine ancora in vita, anche la riproduzione naturale è impossibile. Ma come si è arrivati a questo epilogo? In passato questa specie è stata duramente colpita da una serie di fattori: bracconaggio, guerre civili, degrado dell’habitat, che ne hanno ridotto la popolazione da circa 2250 negli anni ’60, a 4 individui all’inizio del nostro secolo. Quando ormai era troppo tardi, si è tentato di salvare la specie trasferendo gli ultimi 3 esemplari dallo zoo di Dvůr Králové in Repubblica Ceca in una riserva in Kenya, ma nel 2018 l’ultimo maschio ancora in vita, Sudan, è deceduto. Ma forse c’è un’ultima incredibile speranza per questa specie, una speranza che potrebbe rivoluzionare la storia della biologia della conservazione.

UNA NUOVA SPERANZA

La nuova speranza consiste nella messa appunto di una tecnologia avanzata di riproduzione assistita (aART), adattandola al rinoceronte bianco settentrionale. Vari gruppi in passato hanno sviluppato aART di base da utilizzare nella specie più vicina al rinoceronte bianco settentrionale, vale a dire il rinoceronte bianco meridionale, l’altra sottospecie ancora in vita. Tra queste pratiche si trovano l’inseminazione artificiale, il prelievo di ovuli inclusa l’induzione dell’ovulazione e l’iniezione intracitoplasmatica di sperma, seguita dalla coltura in vitro delle blastocisti. Sulla base di una simile fisiologia riproduttiva tra le due sottospecie, come evidenziato dalla loro capacità di riprodursi, si spera che lo sviluppo di queste tecniche di riproduzione assistita, possa aprire una strada per l’applicazione pratica nel rinoceronte bianco settentrionale.

La creazione dei gameti

La derivazione di gameti da cellule staminali pluripotenti, un processo noto come gametogenesi in vitro (IVG), si è evoluto rapidamente nell’ultimo decennio. Nei topi, sia le cellule staminali embrionali (ESC) che le cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) sono state differenziate in cellule simili a cellule germinali primordiali (PGCLC), che sono equivalenti alle cellule germinali primordiali (PGC), che formeranno cellule uovo e spermatozoi. Le PGCLC di topo erano completamente funzionali, e si sono sviluppate in cellule uovo o spermatozoi dopo il trapianto nell’ovaio o nel testicolo. Successivamente, sono stati creati sistemi di coltura che producono cellule uovo funzionali e spermatozoi da PGCLC, attraverso la ricostituzione dell’ambiente gonadico. L’ambiente gonadico è infatti necessario per programmare le cellule a differenziare. Inoltre, le PGCLC possono essere indotte da cellule staminali pluripotenti non solo nei topi ma anche nell’uomo e in altri mammiferi. In tutte le specie in cui è stata tentata questa induzione, i PGCLC risultanti erano molto simili ai PGC, sia per quanto riguarda l’espressione genica, sia per le caratteristiche epigenetiche.

Il primo risultato: creare gameti di rinoceronte bianco meridionale

Il primo step, era quello di capire come si potessero formare cellule simili a cellule germinali primordiali. Per farlo, sono state studiate le cellule embrionali staminali del rinoceronte bianco meridionale, la sottospecie meno minacciata: degli scienziati hanno creato quindi un sistema di coltura per ricostituire le cellule germinali primordiali specifiche. Questo risultato si è basato sulla creazione di cellule staminali embrionali dal rinoceronte bianco meridionale. Come nei topi e negli esseri umani, i segnali essenziali per la differenziazione di cellule simili a cellule germinali primordiali, partendo dalle cellule staminali embrionali di rinoceronte bianco meridionale, erano BMP e WNT. Questo indica che le cascate di segnalazione sono conservate in un’ampia gamma di mammiferi. Tuttavia, le tempistiche e la durata della segnalazione di WNT e BMP sono specifiche della specie, e pertanto vanno regolate con precisione in base alla propensione delle cellule staminali pluripotenti a differenziarsi. Come in altre specie, SOX17 svolge un ruolo essenziale nella differenziazione delle cellule simili a cellule germinali primordiali nel rinoceronte bianco meridionale, suggerendo così che le cellule germinali primordiali sono specificati in un modo replicato nella maggior parte delle specie di mammiferi modello.

Il secondo step: creare gameti di rinoceronte bianco settentrionale

Una volta capito quali segnali fossero necessari per la differenziazione delle cellule germinali nel rinoceronte bianco meridionale, si è passati allo studio del rinoceronte bianco settentrionale. Attraverso ripetuti perfezionamenti, sono state prodotte cellule simili alle cellule germinali primordiali, partendo da cellule staminali pluripotenti indotte di rinoceronte bianco settentrionale. Poiché le cellule germinali primordiali sono la popolazione fondatrice dei gameti, questo studio apre la strada alla produzione di gameti funzionali, che contribuiranno allo sforzo di fermare l’estinzione per ora inevitabile del rinoceronte bianco settentrionale. A tal fine, come mostrato nel modello murino, la differenziazione dei gameti maturi richiede essenzialmente un ambiente cellulare somatico gonadico che fornisca segnali per la differenziazione dipendente dal sesso e la maturità funzionale dei gameti. Tale ambiente potrebbe essere ricostituito con cellule somatiche gonadiche embrionali o con i loro equivalenti indotti da cellule staminali pluripotenti.

Fatu e Najin: le superstiti

Le cellule staminali sono state prelevate dalla pelle della femmina Nabire, oggi deceduta. Oggi restano solo Najin e Fatu, madre e figlia. La femmina Fatu è l’unica donatrice di ovociti naturali rimasta, mentre degli spermatozoi congelati provengono da quattro maschi, alcuni di essi strettamente imparentati con Fatu. È anche per questo che si è deciso di investire e provare a creare dei gameti artificialmente, attraverso le nuove tecniche associate alle cellule staminali. Per arrivare ai gameti, il primo fondamentale passo era quello di trasformare delle cellule staminali pluripotenti in cellule germinali primordiali. Una volta ottenuta i gameti artificiali, proprio come con gli ovociti ottenuti da Fatu e lo sperma scongelato da campioni congelati, questi verrebbero fecondati in vitro in laboratorio. Gli embrioni creati verrebbero poi conservati in modo sicuro in azoto liquido fino a quando non sarà possibile un trasferimento a una madre surrogata. L’eventuale successo di queste procedure potrebbero aprire una nuova strada che potrebbe potenzialmente rivoluzionare la biologia della conservazione, oltre che la biologia in generale.