EVOLUZIONE/ Nel parco di Yellowstone c’è un’alga che “copia” dagli archeobatteri

Anche in natura copiare può essere vincente. Per sopravvivere in ambienti ostili, il trasferimento dele cellule è orizzontale anziché verticale. MARGHERITA BAVESTRELLO ne spiega il perché

27.03.2013 - Margherita Bavestrello
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Galdieria sulphuraria

Il nucleo delle cellule è andato via via perfezionandosi, nel corso dell’evoluzione, passando dall’essere una matassa aggrovigliata di DNA con relativamente poche informazioni, instabile e mutevole, fino a diventare un’unità efficiente, organizzata e molto stabile, che ha permesso agli organismi il salto da procarioti (pro: prima e kàryon: nucleo) – come i batteri e gli archeobatteri – a eucarioti (eu: vero e kàryon: nucleo), vegetali e animali, uomo compreso.

L’informazione genomica, contenuta in un nucleo dotato di membrana, risulta difficilmente modificabile dall’esterno e abbastanza resistente a mutazioni intrinseche che potrebbero portare a cambiamenti significativi. Il nucleo eucariotico rappresenta un baluardo, difesa estrema dell’informazione in esso contenuta, con la possibilità di aggiornare e implementare il proprio pool genico solo attraverso la riproduzione sessuale, dove il DNA dei due organismi che si uniscono, si mischia e permette l’origine di un individuo nuovo con nuove caratteristiche.

Succede però che l’alga rossa Galdieria sulphuraria, eucariota, organismo estremofilo che vive nelle sorgenti di acqua calda nel Parco Nazionale di Yellowstone, abbia sviluppato un nuovo sistema per resistere in ambienti particolarmente inospitali con acque ad elevata salinità e arricchite da metalli pesanti come arsenico, alluminio, cadmio e mercurio. Un’abilità interessante in un mondo sovraffollato di biodiversità, dove ogni ambiente libero rappresenta la possibilità di sopravvivere a discapito di possibili competitori.

Ma da dove deriva questa sorprendente abilità? L’alga ha copiato. Come succedeva a scuola, anche in natura, prima o poi, emergono le lacune del primo della classe. Il problema viene risolto involontariamente, da quello dell’ultimo banco, che sa poche cose, non ha mai approfondito quasi nulla ed è vivacchiato solo perché aveva poche aspettative. I ricercatori dell’Oklahoma State University e di Heinrich-Heine-Universitat di Düsseldorf, Germania, hanno infatti scoperto che nel genoma di Galdieria sulphuraria erano presenti almeno 75 geni, provenienti da archeobatteri, che danno la possibilità all’alga di sopravvivere in luoghi ostili per quasi tutti gli organismi, fuorché per queste ancestrali forme di vita.

Attraverso il meccanismo del trasferimento genico orizzontale alcuni geni batterici sono stati adottati da G. sulphuraria, permettendole di occupare un nuovo areale dove ormai lei sola rappresenta il 90% della biomassa complessiva. La particolarità della scoperta sta nel modo di trasferimento dei geni: il meccanismo più classico è il trasferimento verticale, i geni vengono trasmessi dai genitori alla progenie e la novità sta nelle possibili combinazioni che possono presentarsi nelle generazioni successive. 

Il trasferimento orizzontale, tipico dei procarioti, era poco conosciuto negli eucarioti: si suppone che ciò sia avvenuto nei primi momenti della nascita degli organismi con nucleo definito, quando i cloroplasti e i mitocondri erano entrati in associazione con un nuovo tipo di cellule più evolute, diventando organelli cellulari. Si conosce l’effetto del trasferimento tra Saccaromices cerevisiae e alcuni funghi ed è stato osservato un trasferimento genico orizzontale tra lo scarabeo della judía adzuki in endosimbiosi, senza evidenti vantaggi, con il batterio Wolbachia. Questo è il primo caso in cui il trasferimento genico orizzontale abbia portato all’acquisizione di nuove capacità nell’alga, garantendole un successo riproduttivo significativo, in un habitat in cui può definirsi unica e incontrastata padrona.

Questa scoperta lancia una nuova sfida alle biotecnologie e all’ingegneria genetica, ma propone anche una nuova visione della realtà: quanto e da chi possiamo imparare? L’evoluzione infittisce sempre di più la sua trama misteriosa, agendo nei modi più inaspettati e porta nuovi ostacoli per i ricercatori che studiano la filogenesi animale.

 

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