ASGARDIANI AL MICROSCOPIO

Asgard non è poi molto lontana. Alcuni microorganismi denominati Archea asgardiani potrebbero far luce sull’origine e sull’evoluzione degli organismi eucarioti.

Cosa sono gli Archea?

Gli esseri viventi appartengono a tre domini: Batteri, Archea (procarioti) ed Eucarioti. Di quest’ultimo gruppo fanno parte tutti gli organismi “complessi”, tra i quali anche gli esseri umani. Batteri e Archea sono organismi molto antichi. È possibile che le prime cellule apparse sul pianeta somigliassero a quelle che troviamo in questi due domini.

Si tratta di organismi unicellulari simili tra loro, ma con alcune fondamentali differenze.
Entrambi non sono dotati di nucleo, al loro interno manca la suddivisione degli organuli tipica delle cellule eucariote e hanno dimensioni simili. 
Si differenziano a livello della parete cellulare (più esterna): nei batteri è composta prevalentemente da peptidoglicano, mentre negli Archea da pseudo-peptidoglicano. Un’altra differenza si trova nella membrana cellulare (più interna) in cui cambiano la struttura e i legami delle molecole che la compongono. Infine, alcune sequenze di RNA degli Archea risultano più simili a quello degli Eucarioti rispetto a quello dei Batteri.

Insomma gli Archea sono organismi molto particolari. Secondo studi recenti gli Archea Asgardiani potrebbero collocarsi a metà strada tra i Batteri e gli Eucarioti, facendo sorgere nuove ipotesi sull’origine delle cellule complesse.

Gli “Asgardiani”

Tipicamente gli Archea vivono in situazioni scomode, a volte vengono indicati con il termine di organismi estremofili, infatti possono essere trovati nelle profondità oceaniche, in ambienti acidi, nei “black smokers” sottomarini, ecc…

La nuova scoperta, che mette in luce la correlazione tra Archea ed Eucarioti, è avvenuta grazie ad una ricerca sui sedimenti acquiferi nei pressi di Loki’s Caste. Si tratta di un camino vulcanico sottomarino, localizzato tra la Groenlandia e la Norvegia, dove sono stati scoperti per la prima volta i Lokiarcheota.

Ma quale particolarità ha risvegliato l’interesse dei ricercatori? Sembra che proprio questi microrganismi “asgardiani” potrebbero essere gli antenati delle cellule eucariote, e di conseguenza di tutti gli organismi pluricellulari che popolano il pianeta. Il nome del primo gruppo di organismi è stato attribuito a causa del luogo di ritrovamento. Quando i ricercatori hanno individuato organismi simili, hanno pensato di continuare sul tema della mitologia norrena, perciò troviamo anche gli Odinarcheota, i Thorarcheota e gli Heimdallarcheota.

La scoperta

Dopo aver identificato i Lokiarcheota un team di ricercatori giapponesi ha provato a cercare organismi simili, nello stesso tipo di sedimento. Grazie all’estrazione e all’analisi del DNA hanno individuato altri componenti del “pantheon asgardiano”. Il passo successivo è stata l’analisi filogenetica per comprendere il posizionamento di questi organismi nell’albero evolutivo e il loro rapporto con gli eucarioti. Il risultato è stato sorprendente! Sembra che le cellule eucariote derivino proprio da quelle degli Archea asgardiani. A quanto pare una cellula Lokiarcheota ha fagocitato, o forse si è fusa, con un protobatterio endosimbionte, cioè un tipo di batterio che per vivere deve necessariamente farsi ospitare da qualcun altro. Questo protobatterio avrebbe successivamente dato origine ai mitocondri, organelli responsabili della produzione di energia nelle cellule eucariote. Ma non è finita qui: tra geni degli “Asgardiani” alcuni sono responsabili della codifica di proteine tipicamente eucarioti, come ad esempio quelli incaricati della formazione del citoscheletro.

In altre parole le cellule che costituiscono i Lokiarcheota sono dotate di “optional” tipici degli eucarioti. È quindi possibile che gli organismi eucarioti e i Lokiarcheota abbiano un antenato in comune che ha originato forme di vita biologicamente complesse.

L’evoluzione degli eucarioti

Gli organismi eucarioti, come abbiamo detto, sono quelli che presentano una cellula compartimentata, con il DNA contenuto all’interno del nucleo e organelli specializzati, che svolgono particolari funzioni. Per lungo tempo gli studiosi si sono chiesti quale fosse l’origine della cellula eucariote.
Come siamo passati da una cellula “non strutturata” che si muove solitamente per mezzo di flagelli, ad una compartimentata e con strutture specializzate?

Sappiamo che le prime cellule risalgono a circa 4 miliardi di anni fa ed erano procariote. Queste cellule ancestrali potevano essere di 2 tipi: autotrofe o eterotrofe. Le prime sono in grado di ricavare l’energia di cui hanno bisogno per vivere da composti inorganici, come fanno oggi le cellule vegetali. Le seconde hanno invece necessità di nutrirsi di altre cellule più piccole e disgregarle per ricavare energia. Non possiamo essere certi di quali fossero le prime cellule comparse sul pianeta, ma possiamo ipotizzare che la cellula eucariote derivi da una cellula procariote “predatrice” che ha inglobato una cellula  procariote “preda”, più piccola. Il problema è che non è riuscita a digerirla, gli è rimasta sullo stomaco.

Una volta che la cellula preda si è trovata dentro la cellula predatore indigerita, le due sono riuscite a trovare il modo di collaborare. La cellula fagocitata si è resa utile svolgendo funzioni importanti per la sopravvivenza dell’ospite. Non sappiamo se in contemporanea o meno, la cellula ospite ha sviluppato dei ripiegamenti della membrana cellulare che potrebbero aver dato origine agli altri organelli. Ecco che progressivamente siamo arrivati ad ottenere la cellula eucariote come oggi la conosciamo, attraverso questo fenomeno detto endosimbiosi .

Ad oggi la strada per comprendere appieno come si è formata la vita sul nostro pianeta è ancora lunga, ma scoperte come questa sono un tassello in più per permetterci di ricomporre l’enorme puzzle della vita.

Per approfondire:

https://pikaia.eu/thor-loki-odino-and-co-gli-asgard-microbi-fanno-luce-sullorigine-della-complessita-delle-cellule-eucariote/https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28077874/

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