San Francisco Frontiers - Ricostruita con un supercomputer l'origine delle cellule complesse

Le prime cellule complesse comparse sulla Terra circa due miliardi di anni fa sono nate da antiche alleanze tra microrganismi (come batteri e virus giganti) che si sono sviluppate gradualmente nell'arco di milioni di anni. Lo dimostrano le tracce rimaste nei genomi odierni di animali, piante, funghi e protisti, trovate grazie a una complessa indagine di archeologia molecolare condotta con il supercomputer MareNostrum in Spagna. Lo studio è pubblicato su Nature dal Centro di supercalcolo di Barcellona (Bsc-Cns) e dall'Istituto di ricerca biomedica di Barcellona (Irb Barcelona). Tutte le cellule di animali, piante, funghi e protisti sono cellule eucariotiche, ovvero cellule complesse con compartimenti interni specializzati (quali il nucleo e i mitocondri). Come sia emerso questo tipo di cellula è uno dei grandi interrogativi della biologia. Per decenni, la teoria dominante ha individuato nell'acquisizione del mitocondrio il punto di svolta decisivo: si pensava che una cellula ospite appartenente al dominio degli archei avesse instaurato una relazione simbiotica con un batterio che poi si sarebbe evoluto nel mitocondrio, e che questa alleanza avesse aperto la strada alla complessità cellulare. Il nuovo studio non nega il ruolo centrale del mitocondrio, ma suggerisce che l'origine delle cellule complesse sia stata un processo più lungo, graduale e collaborativo di quanto ipotizzato finora. Gli indizi molecolari puntano soprattutto su batteri come i Myxococcota e Planctomycetota, oltre che su virus giganti come Nucleocytoviricota. I ricercatori hanno trovato le loro tracce grazie alla potenza di calcolo del supercomputer MareNostrum, utilizzato per analizzare dati genomici pubblici che abbracciano l'intera biodiversità. Innanzitutto, è stato ricostruito il repertorio di famiglie di geni e proteine dell'ultimo antenato comune di tutti gli eucarioti, noto come 'Leca' (Last Eukaryotic Common Ancestor). Poi si è passasti ad analizzare la sua origine evolutiva confrontando queste famiglie con database contenenti decine di migliaia di genomi di batteri, archea e virus. Così, dopo oltre cinque anni di lavoro, utilizzando complessi modelli matematici ed elaborando grandi quantità di sequenze genomiche, il team è riuscito a individuare segnali che altrimenti sarebbero rimasti invisibili.

E.Jones--SFF