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| L’alga marina (Tyler Coale/UCSC) |
Un batterio marino diventa un organulo in simbiosi con un’alga, rivoluzionando la fissazione dell’azoto e aprendo nuove prospettive evolutive.
Un evento straordinario, che si è verificato solo tre volte nella storia della vita sulla Terra, è stato recentemente documentato nuovamente. Un batterio marino è stato assorbito da un’alga ospite, coevolvendo con essa a tal punto da diventare un organulo, parte integrante della macchina cellulare dell’alga stessa. Questo fenomeno rende queste alghe i primi eucarioti noti per ospitare un organulo in grado di fissare l’azoto, un processo fondamentale per la vita.
Secondo Tyler Coale, autore principale di uno dei due recenti articoli sulla scoperta, è estremamente raro che gli organuli derivino da situazioni simili. La prima volta che ciò è accaduto ha dato origine alla complessità della vita, generando le mitocondri. Successivamente, si è verificato altre due volte, incluso oltre un miliardo di anni fa, segnando l’inizio della vita vegetale sulla Terra con l’avvento del cloroplasto.
Le basi per questa scoperta straordinaria sono state gettate quasi trent’anni fa, quando il Professore Jonathan Zehr dell’UC Santa Cruz e il suo team hanno identificato un nuovo cianobatterio nell’Oceano Pacifico capace di fissare l’azoto. Questo processo è cruciale poiché consente ai microrganismi di estrarre l’azoto dall’ambiente e combinarlo con altri elementi per formare composti azotati essenziali per la vita.
Il batterio è stato denominato UCYN-A e,contemporaneamente in Giappone, la paleontologa Kyoko Hagino stava studiando un’alga marina che si è rivelata essere l’ospite ideale per UCYN-A. Nel corso degli anni, il legame tra i due organismi è diventato sempre più chiaro agli occhi degli scienziati, fino a giungere alla conclusione che UCYN-A non è solo in simbiosi con l’alga ospite, ma è diventato parte integrante della cellula algal stessa, trasformandosi in un organulo.
In due nuovi articoli, pubblicati rispettivamente nel marzo 2024, team internazionali di ricercatori presentano le loro prove. Il primo articolo dimostra che UCYN-A e l’alga ospite, Braarudosphaera bigelowii, hanno dimensioni simili, indicando una connessione metabolica tra di loro, tipica degli organuli. Come afferma Zehr, è un adattamento alla cellula, simile a quanto avviene con i mitocondri e i cloroplasti.
Il secondo articolo fornisce prove che UCYN-A importa proteine dalle cellule ospiti, un chiaro segnale dello sviluppo dell’organulo. Attraverso l’analisi proteomica, Coale ha confermato che molte delle proteine essenziali per il funzionamento di UCYN-A sono prodotte all’interno dell’alga ospite e importate nel batterio. Zehr lo descrive come un puzzle magico che si incastra perfettamente e funziona.
Questo nuovo organulo scoperto è stato denominato “nitroplasto” e, a differenza dei mitocondri e dei cloroplasti più antichi, la sua evoluzione è stata datata a circa 100 milioni di anni fa. Questa scoperta apre nuove prospettive sull’importanza della fissazione dell’azoto negli ecosistemi oceanici e potrebbe avere implicazioni anche per l’agricoltura terrestre.
Coale spiega che questo sistema rappresenta una nuova prospettiva sulla fissazione dell’azoto e potrebbe offrire indicazioni su come un organulo simile potrebbe essere ingegnerizzato nelle piante coltivate. Zehr ritiene che UCYN-A non sia un caso isolato, ma il primo ad essere stato identificato, lasciando intravedere un futuro ricco di scoperte e ricerche nel campo della biologia evolutiva.
Entrambi gli studi sono stati pubblicati sulle prestigiose riviste scientifiche Cell e Science, gettando nuova luce su uno degli eventi più straordinari della storia evolutiva della vita sulla Terra.
