Il ruolo dei Mitocondri, energia essenziale per l’evoluzione della vita complessa

La vita complessa secondo lo studio dipenderebbe dai mitocondri, le piccoli centrali energetiche che si trovano nelle cellule conosciute come eucarioti, che comprendono tutte le forme di vita complessa presenti sul nostro pianeta come animali, piante, funghi ed alghe.

Al contrario, per diverso tempo, il mondo scientifico aveva ritenuto che l’evoluzione del nucleo, fosse la chiave della vita complessa. Invece, il dott. Nick Lane dello “University College” of London (UCL) ed il dott. William Martin dell’Università di Düsseldorf in Germania, hanno dimostrato che i mitocondri, per la loro funzione di centrali energetiche nella cellula, giocano un ruolo fondamentale nello sviluppo di innovazioni complesse come il nucleo.
“I principi di fondo sono universali” – afferma il dott. Lane del ‘Dipartimento di genetica, evoluzione ed ambiente’ dello UCL – “L’energia è essenziale, persino nel regno delle invenzioni evolutive. Anche gli alieni avrebbero bisogno dei mitocondri.”
E prosegue il dott. Lane che tale scoperta “sovverte l’opinione tradizionale, che il salto verso le cellule eucariotiche complesse richiederebbe semplicemente il giusto tipo di mutazioni”, sottolineando che l’evoluzione dai semplici procarioti, come i batteri, “in realtà richiederebbe una specie di rivoluzione industriale, nel senso di produzione energetica”.

Il dott. Lane ha spiegato che, a livello delle nostre cellule, gli esseri umani possiedono maggiori più affinità con funghi, magnolie e garofani che con i batteri, poiché condividiamo cellule complesse con compartimenti specializzati che comprendono un centro informazioni, il nucleo ed i mitocondri. Tutti questi eucarioti hanno in comune un antenato, che è apparso solo una volta in 4 miliardi di anni di evoluzione.
I ricercatori hanno dunque dimostrato, in che modo gli eucarioti accumulano i geni e le proteine aggiuntivi, mentre i batteri non si curano di farlo. Concentrando l’attenzione sull’energia disponibile per ogni gene, i due studiosi hanno evidenziato che una normale cellula eucariotica può supportare un numero di geni ben 200.000 volte maggiore rispetto ai batteri.

“Questo fornisce agli eucarioti le materie prime genetiche che permettono loro di accumulare nuovi geni, grandi famiglie di geni e sistemi di regolazione, su una scala totalmente al di fuori della portata dei batteri,” ha affermato il dott. Lane. “Questa, è la base della complessità, anche se non viene sempre usata.” Ed ha anche sottolineato il dottore, come “i batteri si trovano sul fondo di un profondo abisso nel panorama energetico e non hanno mai trovato una via d’uscita è che i mitocondri forniscono agli eucarioti più energia per ogni gene, su ordini di grandezza quattro o cinque volte superiori e ciò li ha messi nella condizione di scavare un tunnel, direttamente attraverso le pareti dell’abisso.”

I ricercatori hanno anche scoperto perché i batteri non sono in grado di dividersi in compartimenti, per acquisire i vantaggi derivanti dal possesso di mitocondri. La risposta risiede, secondo loro, nel minuscolo genoma mitocondriale, aggiungendo che questi geni sono necessari per la respirazione cellulare e che senza di essi, le cellule eucariotiche muoiono. Se le cellule diventassero più grandi e più energiche, avrebbero bisogno di più copie di questi geni mitocondriali per restare vive.

I batteri, dal canto loro devono affrontare esattamente lo stesso problema. Essi lo possono gestire producendo migliaia di copie del loro intero genoma, ma tutto questo DNA (acido deossiribonucleico) ha un elevato costo energetico, che paralizza persino i batteri giganti e previene la loro trasformazione in eucarioti più complessi.
“L’unica via d’uscita è se una cellula in qualche modo si introduce in un’altra, una endosimbiosi,” ha spiegato il dott. Lane. Tuttavia, mentre le cellule all’interno di altre cellule sono comuni tra gli eucarioti, che spesso inghiottono altre cellule, esse sono estremamente rare nei più rigidi batteri. E questo – hanno concluso i ricercatori – potrebbe spiegare bene perché la vita complessa si è evoluta solo una volta durante tutta la storia della Terra.

I risultati di studio or ora riportati, saranno di certo propedeutici ad ulteriori approfondimenti , proprio per il fatto che i mitocondri possono segnalare al nucleo ed alterare il destino della cellula e poiché molte delle molecole di segnalazione sembrano essere dei metaboliti, gli scienziati dovrebbero essere in grado di manipolarli facilmente in un modo utile ad alterare il destino delle cellule, o a rivitalizzare le popolazioni di cellule staminali esaurite.
E questo è fonte di galvanizzazione, per il mondo scientifico.

Fonti,
Issalute.it
Nature
Chimicaonline.it