L’evoluzione dei microsporidi, parassiti “estremi”

Uno studio suggerisce una nuova ipotesi sull’evoluzione dei microsporidi, un numeroso gruppo di parassiti intracellulari


Come si possono ripercorrere le tappe del cammino che conduce una specie ad adattarsi a un certo ambiente? In natura non mancano esempi di organismi che durante la loro storia evolutiva hanno sviluppato la capacità di vivere negli ambienti più diversi. Basti pensare, del resto, all’adattamento alla vita ad alta quota dell’uomo. 

Un caso estremo è costituito dai parassiti intracellulari obbligati, cioè incapaci di vivere e riprodursi al di fuori delle cellule degli ospiti che infettano e che sopravvivono nell’ambiente esterno solo nella forma di spore resistenti. Tra questi i microsporidi, organismi unicellulari eucarioti, parassiti di diversi gruppi animali, dagli insetti all’uomo. 

Per adattarsi all’ambiente intracellulare questi microrganismi hanno evoluto caratteristiche peculiari, a partire dalla struttura del loro genoma che è il più piccolo di tutti gli eucarioti, più piccolo anche di quello di molti batteri. È il caso del genoma di Encephalitozoon intestinalis, composto da 2,3 milioni di basi, rispetto ai 4,6 milioni di basi del batterio Escherichia coli. La riduzione delle dimensioni del genoma è l’effetto della perdita di molti geni, come quelli che presiedono ad alcune funzioni metaboliche per le quali i microsporidi dipendono dalle cellule ospiti. Ma è anche il risultato di una progressiva compattazione che ha portato il genoma a occupare sempre meno spazio. Anche i mitocondri hanno perso molte delle funzioni che svolgono negli altri organismi eucarioti e si sono ridotti a organelli privi di DNA e senza più la capacità di produzione dell’energia. 

La comprensione della storia evolutiva dei microsporidi è stata resa problematica dalla difficoltà di trovare possibili forme di transizione tra questo gruppo e altri organismi ma alcuni indizi giungono ora da una ricerca, pubblicata su Proceedings of the National Academy of Sciences, dove si descrive una nuova specie, un parassita dell’intestino delle dafnie, piccoli crostacei di acqua dolce.  

I microsporidi sono stati classificati per molto tempo tra i protisti ma analisi filogenetiche più accurate li hanno assegnati, in seguito, al Regno dei Funghi, di cui devono essere considerati, probabilmente, un ramo separatosi precocemente dal resto dell’albero. La nuova specie descritta in questo studio, battezzata Mitosporidium daphniae, mostra diverse somiglianze morfologiche con i microsporidi, come la presenza di un apparato chiamato tubo polare, una struttura necessaria al parassita per infettare le cellule ospiti. Tuttavia, M. daphniae possiede mitocondri dotati di un genoma e, anche nel genoma nucleare, sono presenti geni legati al metabolismo energetico, tra cui alcuni geni della catena di trasporto degli elettroni. I mitocondri di M. daphniae sono, perciò, capaci di produrre energia anche se non con la stessa efficienza dei mitocondri degli altri eucarioti. 

Il sequenziamento del DNA di M. daphniae mostra, nel complesso, numerose somiglianze con il genoma di altri funghi, come il lievito Saccharomyces cerevisiae. M. daphniae, dunque, condivide alcune caratteristiche con i microsporidi, come la presenza di un tubo polare, ma mostra solo alcuni tratti del processo di riduzione e compattamento del genoma subito dai microsporidi. Ciò significa che le caratteristiche necessarie all’adattamento alla vita parassitaria intracellulare potrebbero essersi evolute prima che iniziasse il processo di riduzione del genoma.

Tutto questo, insieme alla presenza di mitocondri funzionanti, fa di M. daphniae un buon candidato alla posizione di forma di transizione tra funghi e microsporidi e suggerisce l’ipotesi che un organismo simile a questo parassita possa essere stato l’antenato comune di tutti i microsporidi attuali.  

Antonio Scalari


Riferimenti:
Haag, K.L., James, T.Y., Pombert, J.-F., Larsson, R., Schaer, T.M.M., Refardt, D. & Ebert, D. Evolution of a morphological novelty occurred before genome compaction in a lineage of extreme parasites. Proceedings of the National Academy of Sciences, October 2014 DOI: 10.1073/pnas.1410442111 

Credit: Ronny Larsson