EVOLUZIONE/ È “LUCA” il più vecchio. Ma non è il “primo”

Da una ricerca di due team americani e coreani un’importante scoperta sulla evoluzione molecolare degli organismi e sulle interrelazioni evolutive. Ce ne parla PAOLO TORTORA

31.10.2011 - Paolo Tortora
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Una collaborazione tra gruppi di ricerca americani e coreani ha di recente gettato nuova luce sulla evoluzione molecolare degli organismi e sulle interrelazioni evolutive che intercorrono tra di essi. Questi ricercatori hanno focalizzato la loro attenzione su vescicole, contenenti granuli di una sostanza denominata volutina, presenti nelle cellule di tutti gli organismi noti. Tali granuli consistono di una associazione di polifosfati e metalli (calcio in particolare); tanto il calcio quanto il fosfato (che deriva dalla degradazione dei polifosfati) sono essenziali per il metabolismo cellulare e questo giustifica la presenza di tali depositi. L’aspetto chiave della ricerca è stata l’analisi di una proteina, denominata pirofosfatasi, associata alla membrana racchiudente i granuli; questa proteina pompa ioni idrogeno all’interno delle vescicole al fine di acidificarle, un prerequisito perché calcio e fosfato possono essere tenuti in soluzione e resi utilizzabili dalla cellula.

Mediante metodiche bioinformatiche automatizzate, è stata confrontata la sequenza di tale proteina con le decine di migliaia di sequenze note, disponibili in apposite banche dati. Una simile analisi rende possibile ricostruire gli alberi evolutivi di una proteina, in modo analogo a quello con cui si ricostruiscono gli alberi evolutivi degli organismi in base alla loro morfologia. Dallo studio non solo è emerso che questa proteina è diffusa in tutti gli organismi, ma che tutte le varianti esistenti derivano da un’unica molecola progenitrice di origine antichissima, di cui si può pertanto inferire non solo l’esistenza, ma anche le caratteristiche, almeno a grandi linee. La diffusione universale della pirofosfatasi non è sorprendente in considerazione del fatto che i granuli di volutina, e la possibilità di mobilizzarne il contenuto, sono indispensabili per la sopravvivenza di qualsiasi tipo di cellula.

I risultati di questo esperimento potrebbero sì apparire un’interessante scoperta, ma sostanzialmente di interesse dei soli esperti del ramo. Tuttavia essi comportano delle implicazioni di ben più ampia portata, che gettano luce su aspetti essenziali dell’evoluzione biologica. Rappresentano infatti una delle più solide conferme della teoria del LUCA, un acronimo che sta per “Last Universal Common Ancestor” (ultimo antenato comune universale). Il LUCA è l’antenato comune più recente da cui discenderebbero tutti gli organismi attuali. Si stima che l’antichità di tale organismo sia di circa 3,6-4 miliardi di anni. Nella sostanza la teoria sta a significare che l’albero evolutivo che include tutti gli organismi, viventi e vissuti, sia “monofiletico”: vale a dire, tutti, nessuno escluso, discendono da questo comune progenitore. Per l’appunto, la sperimentazione citata fornisce una solida conferma della teoria.

Sono tuttavia necessarie delle precisazioni. Anzitutto, ben poco si sa su ciò che ha preceduto il LUCA. In particolare, non sappiamo quanti altri “tentativi” di generare sistemi viventi si siano verificati nelle epoche primordiali, prima, durante e dopo il momento della comparsa del LUCA. Ciò che possiamo dire al riguardo è che solo il LUCA è riuscito a imporsi e a perpetuare la sua discendenza.

In secondo luogo, è altamente probabile che esso non sia stato il primo organismo vivente; infatti ciò che si può inferire sia dai risultati della sperimentazione descritta, sia, più in generale, dal confronto delle strutture molecolari presenti negli attuali organismi, è che il LUCA avesse un livello di complessità non dissimile da quello delle attuali cellule batteriche. Sebbene queste ultime siano più semplici di quelle degli organismi pluricellulari, si tratta pur sempre di strutture estremamente sofisticate, i cui meccanismi di funzionamento a livello molecolare non sono in definitiva molto diversi da quelli delle nostre cellule.

Dunque, il LUCA, la struttura biologica più antica di cui possiamo avere qualche evidenza indiretta, è già il prodotto di un complesso processo di evoluzione molecolare. Tutto ciò lascia irrisolto l’interrogativo di come un sistema così relativamente avanzato abbia potuto assemblarsi a partire da elementari componenti molecolari.

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