La ricerca svela nuovi indizi sull’inafferrabile momento in cui la vita multicellulare si è affacciata al nostro mondo
Tutti gli animali si sono evoluti da un antenato unicellulare milioni di anni fa. Comprendere come la vita abbia fatto questo spettacolare salto dalla semplicità unicellulare alla complessità multicellulare è uno dei maggiori enigmi evolutivi del nostro tempo. Gli scienziati stanno iniziando ora a trovare i tasselli originari di ciò che è successo prima di tutto. È difficile ricostruire eventi accaduti in un passato molto lontano. L’antenato unicellulare di tutti gli animali è estinto. «Recenti studi filogenomici suggeriscono che i cloanoflagellati, i filastereani e gli ittiosporei sono tra i parenti monocellulari viventi più vicini agli animali, allo stesso modo in cui gli scimpanzé sono i cugini più vicini agli esseri umani nel regno animale», osserva Omaya Dudin, coordinatore del progetto MULTICELLEXPEVO, che ha ricevuto finanziamenti dal programma Marie Skłodowska-Curie.
Organismi affascinanti ma dimenticati
Il borsista Marie-Curie ha ricevuto una borsa di studio Ambizione dal Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica, per mezzo della quale ha potuto avviare un proprio laboratorio presso la Scuola politecnica federale di Losanna (EPFL). Si è concentrato in particolare sugli ittiosporei, poiché ha ritenuto che finora abbiano ricevuto meno attenzione. Tra gli olozoiti, questo gruppo di eucarioti unicellulari è l’unico lignaggio che forma cenociti durante il loro ciclo vitale. Un cenocita è una cellula che subisce più cicli di divisioni nucleari senza la relativa citocinesi. La cellula ittiosporea, che inizialmente ha un singolo nucleo, può crescere fino a raggiungere 128 nuclei che condividono lo stesso citoplasma prima di subire la cellularizzazione. La particolarità degli ittiosporei è che le loro culture possono essere facilmente sincronizzate, il che significa che gli scienziati possono ottenere cellule nella stessa fase di crescita. «Come biologo con conoscenze sulla dinamica del citoscheletro, la prima domanda che mi è passata per la mente è come una cellula multinucleata gigante porti alla formazione di centinaia di cellule non nucleate», aggiunge Dudin.
Bellissime reti di actina avvolte nel mistero
Il ricercatore ha impiegato l’immaginografia cellulare dal vivo e fissa e gli inibitori nel tentativo di studiare e localizzare le proteine all’interno della cellula. Ha rivolto la sua attenzione verso la Sphaeroforma arctica (S. arctica), un ittiosporeo che appariva più resistente e uniforme di altre specie. Il team ha dimostrato che la cellularizzazione nella S. arctica dipende dalle reti di actina e miosina che generano forze contrattili all’interno delle cellule. Il nucleo di una singola cellula si divide ripetutamente per formare uno strato epiteliale polarizzato, che poi dà origine a più cellule, mentre la membrana plasmatica subisce invaginazioni coordinate. La rete di actina impiega circa nove ore per formarsi sulla superficie del cenocita. Con l’aiuto dei complessi Arp2/3, formine e miosina II, che si sono rivelati essenziali nel processo di cellularizzazione, la rete passa a uno stadio multicellulare transitorio. «La regolazione di queste proteine è un’impresa complessa per lo sviluppo di un organismo unicellulare. È importante sottolineare che il processo di cellularizzazione permette la formazione di uno strato auto-organizzato di cellule clonali», spiega Dudin. «Le analisi di piccolo RNA e microRNA associano il processo di cellularizzazione con l’espressione simultanea dei geni di adesione delle cellule, dando origine a proteine come le integrine e le catenine. Queste proteine potrebbero avere un ruolo di prim’ordine nello sviluppo animale e nell’organizzazione spaziale delle cellule animali». Le implicazioni di questa scoperta sono notevoli, cambiando la nostra mentalità sullo sviluppo degli animali. «Se si dimostrano valide, potrebbe significare che la struttura epiteliale che vediamo negli organismi unicellulari era presente prima che gli animali si evolvessero. Collegando questa situazione al dilemma se è nato prima l’uovo della gallina, potrebbe significare che l’uovo è arrivato per primo, ovvero i meccanismi di sviluppo dell’organizzazione spaziale e della differenziazione cellulare erano in qualche modo già presenti nell’antenato unicellulare di tutti gli animali», conclude Dudin.
Parole chiave
MULTICELLLEXPEVO, unicellulare, multicellulare, ittiosporeo, cellularizzazione, actina, Sphaeroforma arctica
