Primi organismi pluricellulari

Il racconto

Da una cellula a tante

Per miliardi di anni la vita fu fatta di singole cellule, ciascuna indipendente. Poi, a un certo punto, alcune cellule smisero di separarsi dopo essersi divise e restarono attaccate, collaborando. Era nata una cosa nuova: l'organismo pluricellulare, un essere fatto di molte cellule che lavorano insieme. Noi siamo organismi pluricellulari, come un albero, un fungo o una rana.

Gli scienziati non sanno quando sia avvenuto per la prima volta, perché i primi organismi con più cellule erano piccolissimi e molli, e fossili del genere si conservano malissimo. Alcuni ricercatori hanno proposto fossili ancora più antichi, come quelli trovati in Gabon, in Africa, di circa 2,1 miliardi di anni, ma sono discussi. Una delle prove più convincenti viene da un'alga rossa chiamata Bangiomorpha.

Bangiomorpha, un'alga di un miliardo di anni

Bangiomorpha pubescens fu scoperta nelle rocce dell'Artico canadese, sull'isola di Somerset, dal paleontologo Nicholas Butterfield (oggi all'Università di Cambridge), che la descrisse nel 2000. È formata da filamenti sottili, fatti di una fila di cellule disposte a dischetti, e si fissava al fondo del mare. Una datazione del 2018, da parte di un gruppo dell'Università McGill di Montréal, ha dato un'età di circa 1,047 miliardi di anni.

Quello che rende speciale questo fossile è che aveva già cellule diverse tra loro. Alcune servivano a fissare l'alga al fondo, altre a produrre cellule per la riproduzione. Di più: i suoi resti mostrano che si riproduceva con un processo sessuato, cioè mescolando il materiale genetico di due individui. Per questo è stata considerata uno dei più antichi organismi che si possano riconoscere come eucarioti con riproduzione sessuata. È considerato uno dei più antichi organismi complessi sicuri, anche se nuove scoperte potrebbero spostare la data.

Quante volte è successo?

Un fatto sorprendente è che la pluricellularità è stata «inventata» molte volte, in modo indipendente. Le alghe rosse, quelle verdi, le alghe brune, le piante, i funghi e gli animali hanno ciascuno la propria storia. Gli scienziati stimano che sia nata almeno venti-trenta volte in gruppi diversi. Questo significa che, una volta che le cellule complesse c'erano, restare insieme conveniva in molti modi diversi.

Si può osservare il processo ancora oggi. Il Volvox è un'alga verde che vive in acqua dolce in forma di una sfera cava formata da migliaia di cellule, alcune dedicate al movimento e altre alla riproduzione. Alcuni organismi unicellulari chiamati coanoflagellati vivono a volte in colonie e sono i parenti viventi più stretti degli animali, il che fa pensare che i primi animali siano nati da forme simili.

Nel 2012 un gruppo di ricercatori dell'Università del Minnesota (dove allora lavorava) guidato da William Ratcliff ha fatto un esperimento famoso: ha preso lievito di birra, un organismo unicellulare, e lo ha fatto crescere selezionando ogni giorno gli ammassi di cellule che affondavano più in fretta. In circa due mesi, in laboratorio, le cellule di lievito formarono grappoli a forma di fiocco di neve. Era una piccola ripetizione, in laboratorio, della nascita di un corpo pluricellulare.

Perché conviene stare insieme

Un gruppo di cellule ha vantaggi. È più difficile da mangiare per un predatore più piccolo, può diventare più grande, può dividersi i compiti: alcune cellule si occupano di prendere il cibo, altre di muoversi, altre di riprodursi. Ma ci sono anche problemi. Le cellule devono collaborare e smettere di competere tra loro. Se una cellula si riproduce senza controllo, danneggia il corpo: così funziona, in fondo, un tumore. Gli organismi pluricellulari hanno quindi sviluppato regole: segnali chimici, controlli sulla divisione e perfino un «suicidio» programmato delle cellule danneggiate.

Un corpo umano ha decine di migliaia di miliardi di cellule, di oltre duecento tipi diversi, tutte nate da un'unica cellula, l'uovo fecondato, e tutte con lo stesso DNA. La loro cooperazione è il risultato di una storia che comincia, in un mare antico, con un'alga di un miliardo di anni fa.