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Alle origini della vita. Primi pionieri

 Gli Archei (Archaea) o archeobatteri sono stati trovati in ambienti estremi, come ad esempio sorgenti termali vulcaniche simili a quelle in figura, del Gran Prismatic Spring nel Parco Nazionale di Yellowstone (Fonte: Wikimedia)


Gli Archei (Archaea) o archeobatteri sono stati trovati in ambienti estremi, come ad esempio sorgenti termali vulcaniche simili a quelle in figura, del Gran Prismatic Spring nel Parco Nazionale di Yellowstone (Fonte: Wikimedia)

Un team di ricercatori dell’Università della Georgia ha scoperto importanti indizi genetici sulla storia di particolari microrganismi chiamati archeobatteri e sulle origini della vita stessa in uno studio che risulta essere primo nel suo genere.

I risultati della ricerca gettano nuova luce su una delle più antiche forme di vita comparse sulla Terra, gli archeobatteri.

“Gli archei o archeobatteri sono un’antica forma di microrganismi ed ogni minima cosa che si può apprendere su di essi ci può aiutare a dare risposte anche sull’origine della vita”, ha affermato William Whitman, professore di microbiologia presso la Facoltà Franklin delle Arti e delle Scienze dell’Università della Georgia, co-autore della ricerca.

Felipe Sarmiento, autore principale e microbiologo del Dipartimento di microbiologia della stessa Università, ha esaminato 1779 geni presenti nel genoma di Methanococcus maripaludis, archeobatteri acquatici che si trovano comunemente in zone marine paludose, per sapere quanto essenziali fossero per la funzionalità della cellula e per conoscere meglio le loro funzioni. Lo studioso ha scoperto che circa il 30% – per la precisione 526 geni – erano essenziali.

E così sappiamo che i geni guidano le più importanti funzioni della cellula.

Lo studio è stato condotto con Jan Mrazek, professore associato presso il Dipartimento di microbiologia e l’Istituto di Informatica dell’Università della Georgia ed i risultati sono stati pubblicati sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

A sinistra: schematizzzazione di cellula procariota; a destra: cellula eucariota (Entamoeba histolytica)

A sinistra: schematizzzazione di cellula procariota; a destra: cellula eucariota (Entamoeba histolytica).

Ricordiamo che il nucleo delle cellule eucariote è avvolto da un involucro che separa il DNA dal resto della cellula, cosa che non avviene nelle cellule procariote, dove il DNA è libero nel citoplasma.

Nella letteratura, gli archeobatteri sono una suddivisione sistematica fondamentale, al più basso livello, della vita cellulare. Sono costituiti da singole cellule mancanti di nucleo. La loro posizione tassonomica non è ancora stata definitivamente risolta, essendo per taluni organismi procarioti, in base alle definizioni prima esposte.

Cosa abbiamo appreso finora su di loro?

Sappiamo che gli archeobatteri non vengono uccisi dall’ossigeno, che possiedono enzimi diversi dagli altri batteri e che la loro parete cellulare è completamente diversa. Vivono in ambienti estremi, su fondali oceanici, nei pressi di bocche eruttive, a temperature elevate (anche 120°C) e sotto enormi pressioni. Sappiamo inoltre che hanno la membrana cellulare costituita da catene di isopropene e non da fosfolipidi, come invece avviene negli eucarioti.

Halobacterium (archeobatterio)

Halobacterium (archeobatterio)

Sebbene gli archeobatteri siano organismi relativamente semplici, i sistemi genetici che utilizzano per costruire la vita cellulare sono simili  a quelli di altre cellule eucariote molto più complicate che si trovano in organismi complessi, quali animali e piante. Per questa ragione molti scienziati ritengono che gli eucarioti si siano evoluti da antichi archeobatteri.

Questi sistemi genetici sono quelli che permettono che le informazioni siano codificate nel DNA per formare la vita.

“Il DNA di per sé è una roccia”, ha affermato Whitman. “C’è bisogno di tutti questi sistemi perché il DNA possa diventare una cellula vivente”.

Poiché il DNA è così fondamentale per una cellula moderna, la sintesi del DNA è stata a lungo ritenuta come uno dei processi basilari negli organismi viventi.

“E’ stata una sorpresa quando abbiamo scoperto che il sistema per la formazione del DNA era unico negli archeobatteri”, ha detto Whitman. “Venire a sapere che questo processo può cambiare negli archeobatteri porta a supporre che la capacità di formare il DNA sia avvenuta più tardi, nell’evoluzione della vita. Probabilmente, ci sono differenze non riconosciute nella biosintesi degli eucarioti”.

E’ stato anche osservato che i geni essenziali negli archeobatteri sono necessari per la produzione di metano.

La metanogenesi o processo di formazione del gas metano è un modo in cui questi organismi producono energia per la vita.

“Gli esseri umani bruciano glucosio e riducono l’ossigeno ad acqua, mentre gli archeobatteri riducono l’anidride carbonica a metano” ha spiegato Whitman.

La metanogenesi, per avvenire, richiede sei vitamine, che non si trovano comunemente in altri organismi. Comprendere come sono fatte queste vitamine e come sono coinvolte nel processo di trasformazione da anidride carbonica a metano può portare a tentare di realizzare nuovi processi per la produzione di metano come combustibile.

“Questa è stata una ricerca generale, ma ci sono molte domande specifiche cui poter rispondere, ad esempio come produrre metano migliore o più efficiente”, ha detto Withman.

Lo studio ha prodotto molti altri risultati importanti.

“Abbiamo trovato 121 proteine che sono essenziali per questi organismi ancora così poco conosciuti”, ha detto Sarmiento. “Questa scoperta pone domande sulle loro funzioni e sui ruoli specifici che stanno giocando. Stiamo cominciando ad ottenere alcuni spunti su come questi organismi si siano effettivamente formati”, ha detto Sarmiento.

“C’è ancora una quantità di informazioni da assumere, ma è estremamente interessante perché ci introduce in uno dei domini alla base della vita”.

Leonardo Debbia
9 aprile 2013

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Aggiunto in: Ambiente, Ambiente & Natura

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