Svelata la cronologia della prima evoluzione eucariotica.

 

Fonte: Phys.org

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Analizzando duplicati di migliaia di geni, i ricercatori hanno ricostruito gli eventi evolutivi che hanno portato alla creazione di cellule eucariotiche, i precursori di praticamente tutta la vita che è possibile vedere ad occhio nudo. La sequenza temporale evolutiva dalle cellule batteriche semplici alle cellule eucariotiche complesse è progredita in modo diverso, rispetto a quanto si pensava in precedenza. Lo studio, una collaborazione tra il laboratorio di genomica comparativa dell'IRB di Barcellona e l'Università di Utrecht, è stato pubblicato su Nature Ecology & Evolution .

Uno degli eventi più importanti e sconcertanti nell'evoluzione della vita è stata l'origine delle prime cellule eucariotiche complesse . Quasi tutte le forme di vita che possiamo percepire ad occhio nudo, come alghe, piante, animali e funghi, sono costituite da cellule complesse note come 'eucarioti ". Uno studio collaborativo tra i gruppi di Toni Gabaldón, ricercatore presso l'Istituto di ricerca in Biomedicina di Barcellona (IRB Barcelona) e il Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS), e Berend Snel presso l'Università di Utrecht, ha concluso che la prima cellula a incorporare un mitocondrio (considerato il passo chiave per la maggiore complessità delle cellule eucariotiche),presenta già complessità simili all'eucariota nella struttura e nelle funzioni. Questo scenario funge da ponte tra i segni di complessità osservati in alcuni genomi archeologici e il ruolo proposto dei mitocondri nell'innesco dell'eucariogenesi.

"L'acquisizione dei mitocondri è stata considerata il primo passo cruciale o l'ultimo passo nello sviluppo della complessità delle cellule eucariotiche", spiega Gabaldón. "I nostri risultati mostrano che è stato davvero un evento cruciale, ma che è accaduto in uno scenario in cui la complessità delle cellule era già aumentata".

Per circa la prima metà della storia della vita sulla Terra, le uniche forme di vita erano le cellule relativamente semplici dei batteri. "Le cellule eucariotiche sono più grandi, contengono più DNA e sono costituite da compartimenti, ciascuno con il proprio compito", spiega il primo autore Julian Vosseberg. "In questo senso, è possibile paragonare le cellule batteriche ad una tenda, mentre le cellule eucariotiche sono più simili a case con diverse stanze".

Come e quando gli organismi hanno scambiato la tenda per una casa è ancora un mistero, poiché non esistono forme intermedie. Un momento importante nell'evoluzione fu l'origine dei mitocondri, un componente delle cellule eucariotiche che funzionano come le loro 'centrali elettriche' ". I mitocondri in un passato assai remoto erano dei batteri che vivevano liberamente, ma nel corso dell'evoluzione, sono stati assorbiti dagli antenati delle cellule eucariotiche odierne. La replicazione genetica ha probabilmente guidato l'aumento della complessità cellulare e i ricercatori hanno tentato di ricostruire gli eventi evolutivi sulla base di questi cambiamenti genetici. 

"Possiamo usare il DNA delle specie contemporanee per ricostruire eventi evolutivi. I nostri geni si sono formati nel corso di eoni di evoluzione. Sono cambiati radicalmente in quel periodo, ma conservano ancora echi di un lontano passato". Vosseberg aggiunge: "Abbiamo una grande quantità di materiale genetico disponibile, da una varietà di organismi, e possiamo usare i computer per ricostruire l'evoluzione di migliaia di geni, comprese le antiche duplicazioni di molti geni. Queste ricostruzioni ci hanno permesso di scoprire i tempi di importanti passaggi intermedi. "

L'autore co-corrispondente, Berend Snel, dell'Università di Utrecht, dice: "Gli scienziati non avevano una sequenza temporale di questi eventi. Ma ora siamo riusciti a ricostruire una sequenza temporale approssimativa". Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno adattato un metodo esistente sviluppato nel laboratorio di Gabaldon per creare un nuovo protocollo, che ha portato a nuove intuizioni. Queste indicano che molti complessi meccanismi cellulari si erano evoluti anche prima della simbiosi con i mitocondri, compreso lo sviluppo del trasporto all'interno della cellula e del citoscheletro. "La simbiosi non era un evento che serviva da catalizzatore per tutto il resto. Abbiamo osservato un picco nelle duplicazioni geniche molto lontano nel tempo; il quale indica che la complessità cellulare era già aumentata prima di quel momento", dice Snel.

"Il nostro studio suggerisce che l'ospite ancestrale che ha acquisito l'endosimbionte[1] mitocondriale aveva già sviluppato una certa complessità in termini di citoscheletro dinamico e traffico di membrana", dice Gabaldón. "Questo potrebbe aver favorito la creazione di associazioni simbiotiche con altri microrganismi, compreso l'antenato mitocondriale, che alla fine si è integrato".

Note: 

[1] L'endosimbiosi (dal greco: ἔνδον = dentro; συν = insieme; βιος = vita) è una particolare forma di simbiosi nella quale un organismo (di solito unicellulare) vive all'interno di un altro organismo, con le caratteristiche di mutuo beneficio che distinguono la simbiosi dal parassitismo e dal commensalismo. (Fonte: Wikipedia)