(Microbo della caverna-Immagine:il batterio delle caverne, HS-3, forma uno strato iridescente che cresce all’interno di un piatto da laboratorio. KOUHEI MIZUNO).
Un batterio appena descritto sta sconvolgendo il senso di “cosa significa essere un organismo complesso”. Il bizzarro microbo, trovato da ecologisti giapponesi alla ricerca di plastica biodegradabile, inizia a vivere come una singola cellula. Ma invece di rimanere una singola cellula come la maggior parte dei microbi, sviluppa un corpo organizzato composto da centinaia di cellule. Quando è il momento giusto, il conglomerato cellulare spara fuori una nuova generazione di singole cellule per ricominciare questo ciclo di vita multicellulare, agendo proprio come una pianta che cresce e produce semi o un essere umano che dà alla luce i bambini.
Questa ricerca “apre la strada ad un nuovo obiettivo per esplorare una nuova forma di multicellularità”, afferma William Ratcliff, un biologo evoluzionista presso il Georgia Institute of Technology che non è stato coinvolto nel lavoro.
La comparsa di organismi multicellulari è stato un progresso evolutivo chiave per la vita sulla Terra. Ha permesso alle creature di sviluppare cellule con ruoli specializzati, crescere più grandi e sfruttare maggiormente il loro ambiente. Piante e animali sono esempi da manuale di vita multicellulare, ma anche alcuni microbi mostrano alcuni semplici aspetti del comportamento di gruppo. Ad esempio, i microbi chiamati cianobatteri formano complesse catene di cellule. E sotto stress, i batteri Myxococcus unicellulari si uniscono per formare un corpo fruttifero mobile e peduncolato, che consente loro di muoversi alla ricerca di condizioni migliori.
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Kouhei Mizuno non stava cercando altri esempi di tale complessità microbica quando raccolse un batterio denominato “HS-3” da una grotta a Kyushu, un’isola al largo del Giappone meridionale 17 anni fa. L’ecologo microbico del National Institute of Technology del Giappone e i suoi colleghi avevano raccolto microbi da ambienti estremi, come sorgenti termali e grotte. Speravano di trovare nuovi enzimi che potessero essere utilizzati per produrre plastica biodegradabile. Quando ha coltivato HS-3 su un piatto da laboratorio, la sua insolita lucentezza iridescente ha suggerito che non fosse un normale microbo.
Mizuno e colleghi hanno scoperto che una volta che le singole cellule HS-3 sono atterrate su una superficie, hanno iniziato a dividersi in lunghi filamenti. “Questi fili formano una lunga catena che si piega (vedi video, sopra) e forma un colorato array 2D, simile ai cristalli liquidi che si trovano nei cellulari e in altri schermi elettronici. Nessun altro microbo è noto per fare questo. Dopo circa 5 giorni, il foglio piatto ha cominciato ad addensarsi quando si è accumulato un glob di cellule opache a forma di bastoncello. Quando sono immerse nell’acqua, queste cellule sono esplose dal “corpo” accumulato del microbo (vedi video, sotto), pronte per iniziare una nuova colonia”, ha riferito il team in eLife. “Le cellule a forma di bastoncino “mi hanno fatto sentire come se avessi incontrato un verme alieno in un film di fantascienza“, ricorda Mizuno.
A differenza di altre forme conosciute di batteri multicellulari, HS-3 non aveva solo diversi tipi di cellule; ogni tipo aveva una struttura distinta e si formava in diversi punti del suo ciclo di vita, come se rispondesse a specifici segnali ambientali, in questo caso l’immersione nell’acqua. Per un microbo, “questi dettagli sono piuttosto peculiari”, afferma Marco La Fortezza, un biologo evoluzionista dell’ETH Zürich che non è stato coinvolto nel lavoro.
“Eppure il suo stile di vita segue una certa logica”, sottolinea Mizuno: “HS-3 è stato raccolto da un muro sopra un ruscello sotterraneo. Su quel muro, può formare il suo corpo e accumulare le sue cellule simili a bastoncelli. Quindi, quando la pioggia fa salire il flusso e inonda il suo corpo, queste cellule vengono rilasciate e si disperdono nell’ambiente”.
“È un tipo di organismo intrigante”, afferma Paul Rainey, un genetista evoluzionista presso il Max Planck Institute for Evolutionary Biology. “Vorrei sapere molto di più a riguardo”. Ma lui e altri non sono convinti che la multicellularità di HS-3 sia alla pari con un essere umano, un pino o persino una medusa.
“Il termine ‘multicellularità’ non è ben definito”, spiega Katrin Hammerschmidt, biologa evoluzionista presso l’Università Christian Albrecht di Kiel, “quindi è difficile dire se HS-3 sia idoneo”. Nella sua mente, le cellule di un vero organismo multicellulare possono sopravvivere e riprodursi solo come parte di un organismo più grande, il che non è il caso dell’HS-3. E lei e altri sottolineano che gli organismi multicellulari più grandi devono essere sensibili alla selezione naturale. Quindi, per lei, “Il batterio delle caverne è un altro esempio di procariota con uno stadio multicellulare transitorio”.
Ratcliff ammette che lo stato di HS-3 è nell’aria. “È chiaro che questo batterio è multicellulare, ma sono necessari ulteriori studi per dimostrare la sua multicellularità”, affermano lui, Rainey e Mizuno.
Indipendentemente da ciò, i ricercatori concordano tutti sul fatto che la scoperta di HS-3 fornisce una forte evidenza del ruolo dell’ambiente, in questo caso le inondazioni, nell’incoraggiare l’evoluzione di organismi complessi. “Più esempi diversi scopriamo e analizziamo”, afferma Hammerschmidt, “più impariamo sull’origine e sul mantenimento della multicellularità”.
Fonte:Science
