Il processo evolutivo dalla singola cellula agli organismi multicellulari
La divisione dei compiti rappresenta la risposta dell'evoluzione ai problemi posti dalla complessità e all'esigenza di efficienza degli organismi. Un organismo unicellulare, infatti, deve svolgere tutte le funzioni con l'unica cellula di cui è composto, mentre nel caso di entità multicellulari più complesse i vari compiti possono essere svolti da cellule diverse e il corpo umano comprende oltre 100 trilioni di cellule! Contemporaneamente, è necessario che vi sia una comunicazione tra le cellule e le molecole segnale come la tirosina chinasi (TK) che provocano modificazioni delle cellule obiettivo. Il confronto dei geni degli animali multicellulari, metazoi, con le forme unicellulari ancestrali potrà aiutare a comprendere i meccanismi genetici che sono alla base di questo processo evolutivo. Il progetto MMEMA ("Molecular mechanisms for the evolution of multicellularity in animals") ha studiato le famiglie genetiche che determinano le funzioni multicellulari, confrontando le relative funzioni genetiche prima e dopo l'evoluzione allo stadio multicellulare. La Sphaeroforma arctica (S. arctica) e la Capsaspora owczarzaki (C. owczarzaki) sono due organismi marini unicellulari protisti scelti perché strettamente legati ai moderni metazoi. Il progetto si proponeva di studiare le differenze genomiche esistenti tra le forme coloniali e unicellulari di questi protisti per identificare i geni responsabili della formazione delle colonie. Nelle colonie, alcune cellule sono diverse dalle altre e si presentano come leggermente differenziate e alcune di esse sono cellule riproduttive specializzate. Gli scienziati del progetto MMEMA hanno analizzato l'intero genoma della C. owczarzaki, isolando oltre 100 TK. Grazie anche all'analisi di altri genomi esistenti condotta durante altre iniziative di ricerca, gli studiosi hanno concluso che le TK citoplasmiche hanno avuto origine molto prima della multicellularità. I recettori TK che svolgono un ruolo predominante nella differenziazione e nella migrazione cellulare, tuttavia, si sono diversificati in modo indipendente in ogni metazoo. Avvalendosi dei costrutti di DNA, i ricercatori sono riusciti a filmare la trasformazione di un parente molto stretto della C. owczarzaki, la C. fragrantissima, registrando grazie alla fotografia time-lapse la divisione nucleare sincronizzata del sincizio, una struttura che funziona come una singola unità coordinata composta da più cellule collegate strutturalmente e funzionalmente. Il progetto di ricerca MMEMA ha posto le basi per un'indagine più approfondita sul ruolo della funzione genetica nel progresso evolutivo. La possibilità di chiarire il ruolo di questi geni critici permetterà probabilmente di fare luce sulla differenziazione cellulare e sul malfunzionamento che porta allo sviluppo di patologie come il cancro.
