Per oltre un secolo, gli esperimenti di Gregor Mendel sui piselli hanno fatto da testo sacro della genetica - una storia ordinata di alleli dominanti e recessivi tramandati come cimeli di famiglia. Ma a quanto pare, il DNA non è l'unica cosa che i genitori possono lasciare in eredità. Un nuovo studio finanziato dal governo federale sui topi rivela che i segni epigenetici - modifiche chimiche che alterano la funzione genica senza cambiare il codice sottostante - possono infrangere le classiche regole di Mendel. Circa il 7% dei modelli di ereditarietà epigenetica esaminati non si è comportato come previsto, e il team ha persino individuato rari fenomeni di ereditarietà visti in precedenza solo in piante e mosche.

"I modelli non mendeliani di ereditarietà epigenetica potrebbero essere un modo più rapido per acquisire tratti diversi o nuovi rispetto alle alterazioni nella sequenza genomica stessa, specialmente in risposta a pressioni ambientali," ha detto Andrew Feinberg, M.D., Distinguished Professor alla Johns Hopkins University e co-leader della ricerca con colleghi della Texas A&M University. I risultati, pubblicati il 20 maggio su *Nature Genetics* e sostenuti dal National Institutes of Health e dalla National Science Foundation, aggiungono nuove rughe all'ordinata immagine che Mendel ha dipinto con i suoi piselli.

Le leggi di Mendel descrivono come gli alleli - diverse versioni dei geni - vengono ereditati, con quelli dominanti che esprimono tratti e quelli recessivi che si nascondono fino a trovare un partner corrispondente. Ma gli scienziati sapevano già che esistevano eccezioni, come l'imprinting genomico, dove se un allele è attivo dipende da quale genitore proviene. Il nuovo studio ha scoperto l'imprinting in cinque geni aggiuntivi e ha scoperto che l'ereditarietà epigenetica non mendeliana potrebbe essere più comune di quanto si pensasse. In alcuni casi, i modelli epigenetici ereditati non potevano essere ricondotti a nessuno dei due genitori - fantasmi epigenetici, se volete.

Per tracciare questi effetti, i ricercatori hanno analizzato la metilazione del DNA - una comune modifica epigenetica in cui gruppi chimici di carbonio e idrogeno si attaccano alle regioni promotrici dei geni - in campioni di tessuto di tre generazioni di topi (26 nella prima, 34 nella seconda, 19 nella terza). Hanno monitorato sia le sequenze genetiche che 12 modelli noti di metilazione ereditata, usando il sequenziamento del DNA a lettura lunga per ottenere un quadro più chiaro delle differenze alleliche e dei siti di metilazione distanti.

Attraverso i cromosomi non sessuali, il team ha identificato 522 casi - circa il 7% dei modelli esaminati - che sfidavano le aspettative mendeliane. Tra questi c'erano 54 eventi di ereditarietà "emergente" assenti in entrambi i genitori. In un esempio lampante, due topi privi di metilazione su un allele specifico hanno prodotto prole in cui entrambe le copie di quell'allele portavano metilazione. "La metilazione sembrava apparire dal nulla," ha detto Feinberg. Lo studio ha anche trovato la prima prova di paramutazione in un mammifero: in un gene chiamato Capn11, che gioca un ruolo chiave nello sviluppo degli spermatozoi, la metilazione su un allele ha innescato la metilazione su un altro. "È quasi come se la metilazione venisse trasferita a un altro allele," ha spiegato Feinberg. La paramutazione si è verificata in una regione legata a un elemento genetico ripetitivo noto per essere influenzato da fattori ambientali come dieta, stress e traumi.

"Questo lavoro potrebbe convincere gli scienziati a integrare più spesso genomica ed epigenomica per una comprensione completa di come vengono ereditati i tratti che producono stati di malattia e salute," ha detto il co-autore Kasper Hansen, Ph.D., professore di biostatistica alla Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health. Il team ora progetta di cercare modelli simili nei dati genomici umani, che potrebbero aiutare i genetisti clinici a comprendere le malattie ereditarie e come le influenze ambientali si ripercuotono attraverso le generazioni.