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L'evoluzione eucatiota dipende dai mitocondri
L'energia è essenziale, persino nel regno delle invenzioni evolutive: anche gli alieni avrebbero bisogno dei mitocondri
Ricercatori in Germania e Regno Unito hanno presentato una teoria completamente nuova per l'evoluzione della vita complessa, suggerendo che essa dipenda 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 e alghe. La ricerca, finanziata in parte dall'UE, è stata recentemente presentata nella rivista Nature.
Gli scienziati avevano per molto tempo creduto che l'evoluzione del nucleo fosse la chiave della vita complessa. Tuttavia, il dott. Nick Lane dello University College di Londra (UCL) nel Regno Unito e il dott. William Martin dell'Università di Düsseldorf in Germania, ritengono che i mitocondri, per la loro funzione di centrali energetiche nella cellula, hanno giocato un ruolo fondamentale nello sviluppo di innovazioni complesse come il nucleo.
"I principi di fondo sono universali," ha detto il dott. Lane del Dipartimento di genetica, evoluzione e ambiente dello UCL. "L'energia è essenziale, persino nel regno delle invenzioni evolutive. Anche gli alieni avrebbero bisogno dei mitocondri."
Secondo il dott. Lane, la loro 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 in termini di produzione energetica".
Il dott.
Lane ha spiegato che, a livello delle nostre cellule, gli esseri umani hanno molte più cose in comune con funghi, magnolie e garofani che con i batteri, poiché condividiamo cellule complesse con compartimenti specializzati che comprendono un centro informazioni, il nucleo, e 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 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 ricercatori hanno mostrato 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 detto il dott. Lane. "Questa è la base della complessità, anche se non viene sempre usata." Egli ha anche sottolineato che "i batteri si trovano sul fondo di un profondo abisso nel panorama energetico, e non hanno mai trovato una via d'uscita," aggiungendo 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 diventano più grandi e più energiche, hanno bisogno di più copie di questi geni mitocondriali per restare vive.
I batteri devono affrontare esattamente lo stesso problema. Essi lo possono gestire facendo 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 detto 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.
Fonte: (25/11/2010)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag:
mitocondri,
ednosimbiosi,
eucarioti,
energia
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