L’origine delle forme di vita pluricellulari

Cosa ha permesso al livello evolutivo, la comparsa di organismi pluricellulari? Questa domanda, rimasta per lungo tempo insoluta, potrebbe aver finalmente trovato una risposta. Un recente studio ha infatti svelato l’origine di uno degli eventi essenziali per l’esistenza della pluricellularità: il corretto orientamento del fuso mitotico. Cerchiamo di capire di cosa si tratta.

Durante la divisione cellulare nota come mitosi, si forma una struttura composta da piccoli tubuli di proteine chiamata fuso, che permette principalmente l’equa spartizione del DNA tra le cellule figlie. E’ stato scoperto come negli organismi pluricellulari, l’orientamento del fuso nello spazio segua direzioni non casuali, bensì determinate dalla disposizione delle cellule circostanti, che inviano specifici segnali posizionali. Tale processo è importantissimo perchè consente il mantenimento di una struttura pluricellulare organizzata. Un suo malfunzionamento può infatti esitare in tumori, disturbi dello sviluppo e problemi nel differenziamento cellulare. Ma quali molecole consentono l’orientamento del fuso?

Un ruolo del protagonista è sicuramente svolto da un complesso che comprende una proteina chiamata Dlg. Quest’ultima possiede infatti una porzione che interagendo con altre proteine, può orientare il fuso, ancorandolo a zone della membrana cellulare specificate dai segnali delle cellule limitrofe. Analizzando la sequenza di questa particolare porzione, i ricercatori hanno quindi rilevato una notevole somiglianza con un’altra proteina dalla funzione totalmente diversa, la guanilato chinasi (gk), presente in tutte le forme di vita. La porzione della proteina Dlg sembra invece essere presente solo nelle cellule degli animali, dei filasterea e dei coanoflagellati, una classe evoluzionisticamente antica di organismi unicellulari che possono occasionalmente formare strutture pluricellulari.

Tali evidenze hanno suggerito che le due proteine possano essersi evolute a partire da una singola proteina ancestrale. Per capire quale evento determinò questa trasformazione, gli scienziati hanno dedotto le sequenze primordiali di Dlg e gk, avvalendosi di modelli statistici e informatici. A partire da queste sequenze, hanno poi sintetizzato DNA codificante per le due proteine che, una volta espresse, sono state purificate e caratterizzate. I risultati ottenuti hanno infine permesso di giungere ad un’ importante conclusione: parte di Dlg è stata in realtà originata da una o più mutazioni a carico di gk.

Sembra infatti che la porzione di DNA che conteneva le istruzioni per produrre gk sia stata accidentalmente duplicata e che una delle copie subì un’ulteriore mutazione in grado di modificarne totalmente la funzione. Tale evento sarebbe avvenuto prima della comparsa dell’ultimo antenato comune di animali e coanoflagellati e dopo la separazione del regno dei funghi da quello animale, cioè circa 600 milioni di anni fa. Poiché i coanoflagellati utilizzano il flagello per formare strutture pluricellulari sferiche, si pensa che nei discendenti che presentavano la mutazione, questo meccanismo di orientamento sia diventato obsoleto tanto quanto il flagello stesso . Infatti la proteina gk mutata, perdendo la sua antica funzione, avrebbe sviluppato un certo grado di affinità verso alcune molecole associate alle membrane e al fuso.

In ultima analisi questa trasformazione avrebbe consentito agli organismi unicellulari di orientare correttamente il fuso mitotico e di pervenire ad un grado di organizzazione strutturale abbastanza efficiente da consentire l’esistenza delle prime forme di vita pluricellulari. L’evoluzione avrebbe poi permesso col tempo la formazione di organismi sempre più complessi, uomo compreso. [VF]

12548999_10205122577939121_1018271793155564574_n

Fonti:

http://elifesciences.org/content/5/e10147