A questo periodo associamo infatti la radiazione dei primi animali. Quali furono i presagi del loro avvento?

Probabilmente l’evoluzione di geni per l’adesione cellulare, avvisaglia della multicellularità, e l’organizzarsi di un sistema in grado di coordinare le parti: il sistema nervoso. Una giungla che tanto ha affascinato Rita Levi Montalcini, con “i suoi miliardi di cellule aggregate in popolazioni le une differenti dalle altre e rinserrate nel viluppo apparentemente inestricabile dei circuiti nervosi che si intersecano in tutte le direzioni”. Una bella complessità!

Come si è potuto evolvere un sistema tanto labirintico ed essenziale? Questa domanda ricorda tanto le tormentate riflessioni di Darwin a proposito dell’occhio…

Andiamo alla radice del problema. Secondo i princìpi della neurobiologia, i neuroni possono comunicare grazie alla generazione dei cosiddetti “potenziali d’azione”, prodotti dal passaggio di particolari ioni attraverso specifici canali posti sulla membrana delle cellule. Questi canali consentono il passaggio di ioni sodio. Ne esistono poi altri che consentono il passaggio del calcio, ma che si sono evoluti negli eucarioti unicellulari per la segnalazione intracellulare (e non cellula-cellula come avviene tra neuroni). E’ stato ipotizzato che i canali del sodio degli eucarioti pluricellulari si siano evoluti a partire dai canali del calcio e che questo passaggio abbia consentito lo sviluppo del sistema nervoso. La transizione era fondamentale, dal momento che la presenza di un canale con la stessa specificità all’interno e sulla superficie della cellula avrebbe causato non pochi problemi!

Questa ipotesi è sostenibile?

 Hanno indagato a riguardo tre ricercatori americani sulle pagine di PNAS. Per farlo hanno analizzato diversi organismi, concentrandosi soprattutto sui Coanoflagellati. Questi ultimi devono il loro brutto nome al fatto di sembrare imbuti con una coda, ma hanno il merito di essere i parenti più stretti degli animali. Studiandoli, il trio investigativo ha identificato un gene omologo al canale del sodio che si trova negli animali, appunto. Questo canale ha una selettività per gli ioni intermedia tra il sodio ed il calcio! Inoltre, studiando più a fondo i gruppi basali degli animali, gli stessi ricercatori hanno scoperto che molti avevano mantenuto canali a doppia selettività molto simili. In particolare, il phylum dei Placozoi, fratelli degli Eumetazoi (ovvero pressoché di tutti gli animali), possiede queste strutture pur non possedendo un sistema nervoso. Scoperta estremamente interessante, da cui si può supporre che la famiglia dei canali del sodio si sia originata non solo prima dell’avvento del sistema nervoso, ma probabilmente anche molto prima dell’avvento della pluricellularità. Quindi, è lecito supporre che questi canali derivino da un’evoluzione di quelli del calcio, ma sicuramente questa scoperta retrodata il momento della loro origine almeno all’antenato comune di animali e Coanoflagellati.

Non si può certo dire che, quanto a complessità, il sistema nervoso sia secondo all’occhio. Queste scoperte mostrano così ancora una volta il potere della cooptazione: un altro brindisi a Gould e Vrba!

Ilaria Panzeri

Riferimenti
Liebeskind B. J., Hillis D. M. e Zakon H. H. Evolution of sodium channels predates the origin of nervous systems in animals. PNAS, 108: 9154-9159 (2011)