Evoluzione

Nicole King (UC Berkeley, HHMI): Le origini della pluricellularità nei mammiferi

La professoressa Nicole King, dell’università di Berkeley, ha incentrato la sua ricerca al fine di comprendere le origini della pluricellularità. Per poter raggiungere lo stato di pluricellularità, gli organismi unicellulari devono aver subito alcune modifiche al loro genoma, tali da poter stabilire meccanismi di adesione cellulare, comunicazione e costruzione di una matrice cellulare. Tuttavia i geni che permettono di mediare questi meccanismi sono anche i geni che divergono di più, se si confrontano i genomi dei tre principali gruppi di organismi pluricellulari: le piante, i funghi ed i metazoi.

Anche l’antenato comune di funghi ed animali era probabilmente unicellulare, quindi, per cercare l’origine della pluricellularità negli animali bisogna cercare tra gli organismi unicellulari filogeneticamente comuni a tutti gli animali, ma non ai funghi. Tra questi organismi troviamo i choanoflagellati, organismi unicellulari utilizzati dalla professoressa King come modello per studiare l’origine della pluricellularità. Questi organismi sono in grado di passare in fasi di vita unicellulari a fasi di vita coloniali, durante le quali vivono in adesione ad altri choanoflagellati formando strutture organizzate. Nella loro forma unicellulare, il flagello di questi organismi permette alle cellule di nuotare liberamente, se invece più organismi sono riuniti in una struttura queste cellule riescono a ridirigere flussi di liquido, stessa tattica usata dalle spugne, la quale struttura cellulare è molto simile a quella dei choanoflagellati.

La professoressa King ha focalizzato i suoi studi sull’organismo S. rosetta, un choanoflagellato che naturalmente può passare da un organizzazione unicellulare ad un’organizzazione a colonie. Osservando le dinamiche di adesione di S. rosetta la prof. King ha osservato come la formazione di colonie avviene con una parziale fusione del citoplasma delle singole cellule, adiuvata dalla formazione di una struttura di matrice extracellulare. Condizione sufficiente a spingere la formazione di colonie è la presenza di uan particolare specie di batteri, dei quali S. rosetta si nutre, Algoriphagus machipongensis. Questo suggerisce l’esistenza di una comunicazione tra batteri e choanoflagellati, interazione che potrebbe avvenire anche nei moderni animali, i quali spesso vengono influenzati da batteri durante lo sviluppo. La ricerca della professoressa King ed i suoi collaboratori hanno permesso di identificare alcuni particolari lipidi in grado di indurre la colonizzazione di S. rosetta. Questi risultati potrebbero costituire il punto di inizio per la ricerca di interazioni tra batteri ed animali in molti altri sistemi di grande interesse a livello medico ed ambientale.