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Provate a guardare il vostro corpo come il risultato di un’epica trasformazione iniziata miliardi di anni fa in un ambiente caldo e buio, probabilmente vicino a una sorgente idrotermale sottomarina. Ogni cellula del vostro corpo, con il suo nucleo, i suoi organelli e il suo DNA ordinatamente impacchettato, discende da un microbo ancestrale oggi scomparso. Le tracce genetiche di questo antenato rimangono ancora visibili nei remoti angoli del pianeta.
Non era un batterio, né un essere complesso, era un archeo del gruppo Asgard, nome ispirato alla dimora degli dei nella mitologia norrena.
Le radici microbiche della vita complessa affondano proprio in questi microrganismi, grazie a un’analisi senza precedenti di decine di genomi microbici, sappiamo oggi con crescente certezza che tutti gli esseri viventi con cellule complesse (piante, funghi, animali e noi stessi) discendono da un ramo specifico di questi microorganismi.
Indice
Le radici microbiche della vita complessa in un minuto
Gli esseri umani e tutti gli organismi a cellule complesse discendono da un antenato microbico appartenente al gruppo degli Asgard, un tipo di archei scoperto di recente. Un team dell’Università del Texas ha analizzato 63 nuovi genomi di questi microorganismi, trovati in ambienti estremi come sorgenti idrotermali e fanghi marini, ricostruendo l’evoluzione che ha portato alla nascita delle cellule eucariotiche.
L’antenato più vicino a noi, condiviso con gli Hodarchaeales, viveva in ambienti caldi ma non bollenti, usava il nitrato anziché l’ossigeno per respirare e già possedeva geni chiave per la complessità cellulare. Le duplicazioni genetiche hanno permesso l’emergere di strutture come il nucleo e i sistemi di trasporto intracellulare. Questa scoperta conferma che gli eucarioti non sono un ramo separato della vita, ma discendono direttamente dagli archei Asgard, riscrivendo l’albero della vita.
L’albero della vita si trasforma
Per decenni, la biologia ha insegnato che la vita si divide in tre domini: batteri, archei ed eucarioti. Negli ultimi anni, il DNA ha raccontato una storia completamente diversa. Gli eucarioti, ovvero gli esseri con cellule dotate di nucleo come noi, non sono un ramo separato, piuttosto sono nati all’interno del mondo degli archei, in particolare da un gruppo enigmatico chiamato Asgard.
I microorganismi, scoperti solo di recente e straordinariamente difficili da coltivare in laboratorio, possiedono geni un tempo ritenuti esclusivi delle cellule complesse: quelli per piegare le membrane, trasportare proteine, organizzare lo spazio interno della cellula.
Un team guidato da Brett Baker dell’Università del Texas ad Austin ha analizzato campioni provenienti da 11 ambienti estremi (sorgenti termali, fanghi marini profondi, sedimenti idrotermali) per ricostruire i genomi di questi microbi fantasma.
Attraverso tecniche di metagenomica, gli scienziati hanno estratto il DNA misto dall’ambiente e lo hanno ricomposto come un complesso puzzle, ottenendo 63 nuovi genomi Asgard. Molti di questi appartengono a un sottogruppo mai osservato prima: gli Hodarchaeales.
Il nostro antenato più vicino
Gli alberi evolutivi costruiti a partire da centinaia di proteine condivise hanno rivelato un dato sorprendente. Gli eucarioti non sono fratelli degli Asgard, ma discendenti diretti. Più precisamente, gli eucarioti formano un gruppo strettamente legato agli Hodarchaeales, all’interno del ramo Heimdallarchaeia. Questo significa che la cellula eucariotica non è emersa da un’unione casuale tra batteri e archei, piuttosto da un’unica linea evolutiva microbica che già possedeva gli strumenti necessari per la complessità.
Gli scienziati sono andati oltre nella loro ricostruzione, hanno ricostruito il metabolismo e lo stile di vita dell’antenato comune. Il più antico progenitore degli Asgard era probabilmente un microbo ipertermofilo che viveva in acque bollenti e ricavava energia dal carbonio inorganico grazie alla via di Wood-Ljungdahl. Con il passare del tempo, lungo il ramo evolutivo che ha portato a noi, qualcosa è cambiato profondamente. Quell’antenato ha perso la capacità di fissare il carbonio e si è spostato verso un metabolismo eterotrofo, iniziando a nutrirsi di composti organici, probabilmente attraverso fermentazione.
Lo Hodarchaeales, non viveva più in acque bollenti, piuttosto in ambienti mesofili con temperature simili a quelle del corpo umano. Non utilizzava ossigeno, bensì nitrato, per respirare in modo anaerobico, producendo energia in un mondo ancora privo di ossigeno. Già in quella fase evolutiva possedeva una catena di trasporto degli elettroni quasi completa e percorsi metabolici simili alla glicolisi moderna.
Duplicazioni genetiche e l’origine della complessità cellulare
Una delle chiavi di questa evoluzione è stata la duplicazione genica. Mentre altri archei tendono a mantenere genomi snelli e parsimoniosi, gli antenati Asgard accumulavano copie extra di geni, creando materia prima per l’emergere di nuove funzioni biologiche.
L’antenato degli Hodarchaeales codificava oltre 4.000 proteine, numero significativamente superiore ai 3.100 stimati per il progenitore comune di tutti gli Asgard. Il sovraccarico genetico ha permesso sperimentazioni evolutive, come quelle che hanno dato origine al nucleo, ai mitocondri e alla capacità di internalizzare altre cellule.
Valerie De Anda, membro del team di ricerca, osserva che non si tratta di scavare fossili, piuttosto di leggere il passato nei progetti genetici dei microbi viventi. Quel passato ci dice che la complessità non è apparsa dal nulla, bensì è cresciuta lentamente, passo dopo passo, dentro un microbo che non sapeva ancora di essere il seme della vita futura.
Una discendenza mitologica
Il nome Hodarchaeales è un omaggio a Höðr, il dio cieco della mitologia norrena, e il richiamo ad Asgard non è casuale. Brett Baker scherza dicendo “Siamo tutti Asgardiani“, e forse non è semplicemente una battuta spiritosa. Dal punto di vista evolutivo, Thor potrebbe davvero essere un nostro lontanissimo cugino microbico.
Oltre al fascino mitologico, c’è una lezione profonda: studiare questi microorganismi non racconta solo della loro storia. Racconta della nostra storia. Ogni proteina eucariotica trovata negli Asgard forma un tassello del mosaico che ha reso possibile la nostra esistenza sulla Terra.
Un’eredità genetica che vive in noi
Questa ricerca, pubblicata su Nature, trasforma completamente la nostra visione dell’evoluzione biologica. Non siamo il prodotto di un incontro fortuito tra due mondi microbici, piuttosto il risultato di una lunga marcia evolutiva all’interno di un solo lignaggio, che ha accumulato innovazioni fino a dare vita alla prima cellula complessa. Da quella cellula eucariotica è derivato tutto il resto: le foreste, i coralli, gli insetti, i cervelli umani.
Così, ogni volta che guardiamo un albero, un fiore o il nostro stesso riflesso, stiamo osservando il trionfo di un microbo antico, un Asgardiano, che ha saputo trasformare la semplicità in meraviglia biologica.
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Approfondimento:
- Embden-Meyerhof Pathway
- Inference and reconstruction of the heimdallarchaeial ancestry of eukaryotes
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