Uno dei grandi enigmi della scienza è stata l'evoluzione degli organismi monocellulari nella varietà incredibilmente ampia di flora e fauna che vediamo oggi. In che modo la Terra ha fatto il passaggio da una sfera di roccia inizialmente priva di vita a una popolata solo da organismi monocellulari a un mondo pieno di vita più complessa?
Come gli scienziati lo comprendono, gli organismi monocellulari hanno iniziato a evolversi in forme più complesse oltre 500 milioni di anni fa, quando hanno iniziato a formare ammassi multicellulari. Ciò che non si comprende è solo come è avvenuto quel processo. Ma ora i biologi sono un altro passo avanti per capire questo enigma, replicando con successo questo passaggio chiave - utilizzando un ingrediente comune nella produzione di pane e birra - il normale lievito di birra (Saccharomyces cerevisiae). Mentre aiuta a risolvere enigmi evolutivi qui sulla Terra, anche per estensione ha a che fare con la questione dell'evoluzione biologica su altri pianeti o lune.
I risultati sono stati pubblicati nel numero della scorsa settimana del Atti di riviste della National Academy of Sciences (PNAS).
I lieviti sono una forma microscopica di funghi; sono unicellulari ma possono diventare multicellulari attraverso la formazione di una serie di cellule in erba collegate, come negli stampi. Gli esperimenti si basavano su questo fatto ed erano sorprendentemente semplici, ma non erano mai stati fatti prima, secondo Will Ratcliff, uno scienziato dell'Università del Minnesota (UMN) e coautore del documento. "Non credo che nessuno l'abbia mai provato prima", ha detto, aggiungendo: "Non ci sono molti scienziati che stanno facendo un'evoluzione sperimentale e stanno cercando di rispondere a domande sull'evoluzione, non di ricrearla".
Sam Scheiner, direttore del programma della Divisione di biologia ambientale della NSF, aggiunge anche: “Per capire perché il mondo è pieno di piante e animali, inclusi gli esseri umani, dobbiamo sapere come gli organismi monocellulari hanno fatto il passaggio alla vita in gruppo, come organismi multicellulari. Questo studio è il primo ad osservare sperimentalmente tale transizione, fornendo uno sguardo a un evento che ha avuto luogo centinaia di milioni di anni fa. "
Si è pensato che il passo verso la complessità multi-cellulare fosse difficile, un ostacolo evolutivo che sarebbe stato molto difficile da superare. La nuova ricerca, tuttavia, suggerisce che potrebbe non essere poi così difficile.
Il primo esperimento ha impiegato solo 60 giorni per produrre risultati. Il lievito è stato inizialmente aggiunto a una cultura ricca di nutrienti, quindi le cellule sono state lasciate crescere per un giorno. Sono stati quindi stratificati in base al peso usando una centrifuga. Grappoli di cellule di lievito sono atterrati sul fondo delle provette. Il processo è stato quindi ripetuto, prendendo i gruppi cellulari e aggiungendoli nuovamente a nuove colture. Dopo sessanta cicli di questo, i gruppi di cellule iniziarono ad apparire come fiocchi di neve sferici, composti da centinaia di cellule.
La scoperta più significativa fu che le cellule non si stavano solo raggruppando e attaccando casualmente; i cluster erano composti da cellule geneticamente correlate tra loro e rimaste attaccate dopo la divisione cellulare. Quando i cluster hanno raggiunto la "massa critica", alcune cellule sono morte, un processo noto come apoptosi, che consente alla prole di separarsi.
Questo, in poche parole, è il processo verso la vita multi-cellulare. Come descritto da Ratcliff, "Un cluster da solo non è multi-cellulare. Ma quando le cellule di un cluster cooperano, fanno sacrifici per il bene comune e si adattano al cambiamento, questa è una transizione evolutiva verso la multicellularità ".
Quindi la prossima volta che cuoci il pane o fai la tua birra, considera il fatto che quelle piccole cellule di lievito rivestono molta più importanza di un ruolo utile nella tua cucina - stanno anche aiutando a risolvere alcuni dei più grandi misteri di come la vita iniziato, sia qui che forse altrove.
