Le origini della vita pluricellulare nei “fiocchi di neve” del lievito

È proprio un peccato che 2 miliardi di anni fa, o anche solo qualche centinaio di milioni (Pikaia ne ha parlato qui), nessuno fosse lì a filmare la nascita della vita pluricellulare, di cui si stimano almeno una dozzina di eventi, occorsi indipendentemente nei batteri, nelle piante e negli animali. Ma, a maggior ragione, ci si può emozionare davanti a


È proprio un peccato che 2 miliardi di anni fa, o anche solo qualche centinaio di milioni (Pikaia ne ha parlato qui), nessuno fosse lì a filmare la nascita della vita pluricellulare, di cui si stimano almeno una dozzina di eventi, occorsi indipendentemente nei batteri, nelle piante e negli animali. Ma, a maggior ragione, ci si può emozionare davanti a un video come quello pubblicato su PNAS in questi giorni.

Gli autori hanno sottoposto il lievito unicellulare Saccharomyces cerevisiae a un ambiente in cui si aspettavano che la pluricellularità sarebbe stata adattativa. E – sorpresa, sorpresa – così è stato: i gruppi di cellule si sono sistemati nell’ambiente sperimentale più rapidamente delle singole cellule. Molto rapidamente. Usando la gravità come selezione, in tutte le popolazioni sperimentali sono stati sufficienti 60 round per evolvere un fenotipo pluricellulare snowflake-like.

I gruppuscoli dell’esperimento hanno aumentato il numero di cellule tramite un metodo di crescita che assicura l’alta parentela tra cellule nel cluster. Il gruppo così formato non si comporta come una mera somma di cellule unite da un vantaggio comune, bensì come un rudimentale organismo multicellulare. I ricercatori hanno perfino osservato la divisione del lavoro all’interno del gruppo: mentre gran parte delle cellule continuò a riprodursi, una minoranza di loro andò incontro a morte programmata (apoptosi), un meccanismo usato per aumentare il numero di propaguli a spese delle dimensioni di questi ultimi. Alcuni elementi, insomma, si sono “sacrificati” per il bene dell’intero, del neonato pluricellulare. La selezione è slittata dalle cellule individuali – strettamente imparentate – al livello di individuo. 

Sotto appropriate condizioni selettive, dunque, un primo cruciale abbozzo di pluricellularità potrebbe aver richiesto poco tempo per affermarsi, a differenza dei milioni di anni richiesti per altre innovazioni nella vita pluricellulare. Per tale alternanza di ritmi l’articolo si appella in chiusura alla teoria degli equilibri punteggiati di Eldredge e Gould. 

Questo caso di evoluzione sperimentale ci rammenta come ciò che a noi – grandi ingegneri, architetti e strateghi – sembra eccezionalmente ordinato e molto improbabile, per non dire complesso, si realizza invece con estrema nonchalance nella storia della vita sulla Terra. 

I ricercatori vogliono ora ripetere l’esperimento con organismi unicellulari che, a differenza dei lieviti, non abbiano antenati pluricellulari. Gli antenati dei moderni cianobatteri furono infatti i pionieri della fotosintesi che, liberando tanto ossigeno in atmosfera (Pikaia ne ha parlato qui), ha poi dato ai pluricellulari le opportunità di irradiarsi in varie e meravigliose forme, così ardue da raffigurare – mani di Haeckel a parte – ma di cui l’evoluzione è piuttosto generosa. 

Irene berra


Riferimenti
William C. Ratcliff, R. Ford Denison, Mark Borrello, and Michael Trevisano. Experimental evolution of multicellularity. PNAS  January 17, 2012, doi:10.1073/pnas.1115323109

Foto: individuo di lievito pluricellulare con cellule morte centrali che promuovono la sua riproduzione. 
Credit: Will Ratcliff and Mike Travisano