Uno studio straordinario pubblicato sulla rivista Nature ha gettato nuova luce su uno dei passaggi più critici della storia della vita: la transizione da organismi unicellulari a complessi esseri multicellulari. Per decenni, i biologi hanno considerato due percorsi evolutivi come mutuamente esclusivi: la clonazione, in cui una cellula si divide senza separarsi dalle sue “sorelle”, e l’aggregazione, in cui cellule indipendenti si uniscono per formare un’unica entità. Tuttavia, un team di ricercatori guidato da Thibaut Brunet, a capo dell’Unità di Biologia Cellulare Evolutiva presso l’Institut Pasteur, ha scoperto che il coanoflagellato Choanoeca flexa è in grado di utilizzare entrambi i metodi, singolarmente o in combinazione, sfidando i dogmi della biologia evolutiva. Questa scoperta suggerisce che le origini della vita multicellulare potrebbero essere state molto più fluide e adattabili di quanto precedentemente immaginato.
L’habitat dinamico delle splash pools di Curaçao come motore evolutivo
Il segreto di questa versatilità risiede nell’ambiente estremo in cui vive questo microrganismo: le splash pools effimere dell’isola caraibica di Curaçao. Queste piccole pozze costiere sono soggette a cicli continui di evaporazione e riempimento tramite onde o pioggia, creando fluttuazioni drammatiche nei livelli di salinità. Lo studio, che ha visto il contributo fondamentale di Núria Ros-Rocher dell’Institut Pasteur e Josean Reyes-Rivera dell’Università della California, Berkeley, dimostra come C. flexa passi reversibilmente dalla forma unicellulare a quella multicellulare proprio in risposta a questi cambiamenti ambientali. Quando l’acqua evapora e la salinità aumenta, le colonie a forma di foglio (sheets) si dissociano in cisti unicellulari quiescenti che sopravvivono nel suolo secco, pronte a risvegliarsi non appena la pozza viene rifornita d’acqua.
Multicellularità clonale-aggregativa: una strategia di sopravvivenza rapida
I ricercatori hanno osservato che, dopo il rifornimento d’acqua, le cellule di Choanoeca flexa non si limitano a dividersi per formare nuove colonie. In molti casi, cellule solitarie iniziano ad aggregarsi attivamente in pochi minuti, un processo che garantisce una velocità di formazione molto superiore alla semplice divisione cellulare, la quale richiede diverse ore per ogni ciclo. Questo meccanismo misto, definito dagli autori multicellularità clonale-aggregativa, permette al microrganismo di ristabilire rapidamente la sua forma multicellulare, che offre vantaggi significativi come una maggiore efficienza nella cattura dei batteri per l’alimentazione. La capacità di passare da un metodo all’altro rappresenta un adattamento cruciale alla natura imprevedibile delle pozze di marea.
Il ruolo della salinità e il riconoscimento tra simili
Un aspetto affascinante della ricerca riguarda il modo in cui le condizioni fisiche sintonizzano il comportamento delle cellule. A bassi livelli di salinità, dominano sia la divisione che l’aggregazione, mentre a salinità medie la divisione cellulare si arresta, lasciando all’aggregazione il compito esclusivo di formare le colonie. Inoltre, lo studio evidenzia l’esistenza di un sofisticato sistema di riconoscimento dei parenti (kin recognition), probabilmente mediato da recettori di superficie come le caderine. Questa capacità assicura che le cellule si aggreghino preferenzialmente con membri del proprio ceppo genetico, riducendo i conflitti interni alla colonia e favorendo la coordinazione collettiva.
Implicazioni per l’origine degli animali e la biologia del futuro
Essendo i coanoflagellati i parenti viventi più prossimi degli animali, la scoperta della multicellularità aggregativa in C. flexa mette in discussione l’assunto che la nostra origine sia stata esclusivamente clonale. La flessibilità mostrata da questo organismo suggerisce che i precursori degli animali potrebbero aver posseduto un repertorio di comportamenti multicellulari molto più vasto di quanto ritenuto finora. Oltre ai già citati Brunet, Ros-Rocher e Reyes-Rivera, lo studio si è avvalso della collaborazione di esperti come Mark J. A. Vermeij della fondazione CARMABI di Curaçao e Jacob L. Steenwyk dell’Università di Berkeley, sottolineando l’importanza della cooperazione internazionale e della ricerca sul campo per comprendere i misteri dell’evoluzione.