Già negli anni '30, gli scienziati notarono che le pulci d'acqua e i ratti nutriti con diete ristrette da giovani vivevano più a lungo. Lo stesso effetto è stato poi riscontrato nei moscerini della frutta e nei topi. Quello che non sapevamo era come un pasto consumato nell'infanzia potesse influenzare la salute settimane, mesi o addirittura anni dopo. Un recente studio pubblicato su Nature potrebbe aver trovato la risposta.

Un team guidato da Fumiaki Obata, biologo presso il RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research di Kobe, in Giappone, ha scoperto una proteina che porta con sé nell'età adulta un registro di ciò che i moscerini della frutta hanno mangiato da larve, influenzando la loro longevità.

I moscerini da laboratorio vengono nutriti con un mix di lievito e zucchero, dove il lievito è la loro principale fonte di proteine. "Abbiamo diminuito solo la concentrazione di lievito nella dieta, dall'otto percento all'uno o al due percento", spiega Obata. Questa dieta a basso contenuto proteico è stata introdotta circa a metà del periodo larvale. Una volta che i moscerini sono emersi dalle pupe come adulti, sono tornati al cibo standard.

Nell'esperimento di Obata, i moscerini con restrizione proteica, maschi e femmine, hanno vissuto più a lungo dei loro fratelli ben nutriti. Ma c'è stato un prezzo da pagare. I moscerini erano più pallidi e leggeri, pesando a volte il 28 percento in meno. Le femmine deponevano anche meno uova.

"È molto comune, in realtà. Riproduzione e longevità sono sempre in un rapporto di compromesso", dice Obata. "Questo vale anche per questa restrizione dietetica precoce. Hanno meno uova e sono leggermente più piccoli. Ma hanno un'estensione della durata della vita."

Questo tipico compromesso non era però tutta la storia. Quando il team ha aggiunto aminoacidi, i mattoni delle proteine, di nuovo nel cibo larvale a basso contenuto di lievito, il boost di longevità è scomparso. In qualche modo, i corpi dei moscerini adulti ricordavano quante proteine avevano mangiato da larve. Obata e i suoi colleghi hanno chiamato questo una memoria nutrizionale e si sono messi a cercare dove esattamente nel corpo fosse conservata quella memoria.

Confrontando l'attività genica nei moscerini adulti allevati con diete a basso contenuto proteico e standard, sono emerse circa 100 proteine candidate che potevano immagazzinare le informazioni sull'assunzione precoce di proteine. "Siamo andati praticamente uno per uno, verificando quale sarebbe stato importante", dice Obata.

Per restringere la ricerca, il team ha etichettato il cibo larvale per indicare quali proteine nel corpo di un moscerino adulto fossero costruite dal cibo mangiato da larva. Le larve sono state allevate con una dieta sintetica in cui due aminoacidi, lisina e arginina, erano fatti con isotopi più rari e pesanti di atomi di carbonio e azoto. Una volta che le larve sono diventate moscerini adulti, il team è passato a cibo con un secondo set di aminoacidi etichettati con isotopi diversi e più leggeri.

Poi i ricercatori hanno usato la spettrometria di massa per pesare frammenti di proteine dalle teste dei moscerini. Lo stesso frammento proteico poteva registrarsi come qualche unità più pesante o più leggero, a seconda che fosse costruito da cibo larvale o adulto. "Questo è fondamentalmente ottenibile solo con questo esperimento con isotopi stabili", dice Obata.

Tre giorni dopo l'età adulta, quasi il 64 percento delle proteine nelle teste dei moscerini era ancora fatto da aminoacidi mangiati dalle larve. Al sesto giorno, era sceso solo a circa il 46 percento. Tra queste spiccavano le proteine ribosomiali, che fanno parte del complesso che produce tutte le altre proteine. I moscerini nutriti con una dieta a restrizione proteica da larve avevano meno di queste e producevano nuove proteine più lentamente durante la loro prima settimana da adulti.

Questo ha immediatamente sollevato una domanda. I moscerini attraversano la metamorfosi all'interno di un bozzolo pupale, e le pupe non mangiano. Quindi gli aminoacidi larvali che sono finiti nelle proteine ribosomiali adulte dovevano essere immagazzinati da qualche parte durante la metamorfosi, e qualunque cosa li contenesse doveva essere sensibile a quanto proteine mangiassero le larve.

Il team è andato alla ricerca di una proteina che rispondesse sia alla dieta larvale sia sopravvivesse fino all'età adulta. E l'hanno trovata.

Era una proteina chiamata larval serum protein 2, o Lsp2. Le larve la accumulano come una dispensa per la metamorfosi quando smettono di mangiare. "I moscerini esprimono questa Lsp2 massicciamente nella prima fase della vita", dice Obata. "E sapevamo che c'è un certo carryover di questa proteina Lsp2"