Scoperta rivoluzionaria di fossili eucariotici multicellulari
Un gruppo di ricercatori guidati dal Prof. Maoyan Zhu dell’Istituto di Geologia e Paleontologia di Nanjing della Chinese Academy of Sciences ha recentemente annunciato una scoperta straordinaria: fossili eucariotici multicellulari vecchi di 1,63 miliardi di anni rinvenuti nel Nord della Cina. Questi microfossili, conservati in maniera eccezionale, rappresentano il più antico esempio conosciuto di eucarioti multicellulari, spostando indietro di circa 70 milioni di anni l’origine della multicellularità negli eucarioti e gettando nuova luce sulla complessità delle prime forme di vita.
La multicellularità: una transizione evolutiva fondamentale
Tutte le forme di vita complesse presenti sulla Terra, inclusi animali diversi, piante terrestri, funghi macroscopici e alghe, sono eucarioti multicellulari. La multicellularità è essenziale per l’acquisizione di complessità organica e di dimensioni maggiori negli eucarioti, ed è considerata una delle maggiori transizioni nella storia della vita sul nostro pianeta. Tuttavia, la datazione esatta dell’evoluzione di questa innovazione è stata a lungo oggetto di dibattito scientifico.
Le evidenze fossili convincenti mostrano che eucarioti con una semplice multicellularità, come le alghe rosse e verdi e i funghi putativi, apparvero circa 1,05 miliardi di anni fa. Registrazioni più antiche sono state rivendicate come eucarioti multicellulari, ma la maggior parte di esse sono controverse a causa della loro semplice morfologia e della mancanza di struttura cellulare.
Svelare la vita complessa antica
I fossili multicellulari recentemente scoperti provengono dalla formazione di Chuanlinggou del tardo Paleoproterozoico, risalente a circa 1.635 milioni di anni fa. Si tratta di filamenti uniseriati non ramificati composti da due a più di 20 grandi cellule cilindriche o a forma di barile, con diametri che variano da 20 a 194 μm e lunghezze incomplete fino a 860 μm. Questi filamenti mostrano un certo grado di complessità basato sulla loro variazione morfologica.
I filamenti sono costanti, o si assottigliano lungo tutta la loro lunghezza, o si assottigliano solo a un’estremità. Le analisi morfometriche dimostrano la loro continuità morfologica, suggerendo che rappresentano una singola specie biologica piuttosto che specie distinte. I fossili sono stati denominati Qingshania magnifica, un taxon di forma con morfologia e dimensioni simili, e sono descritti come provenienti dalla formazione di Chuanlinggou.
Una caratteristica particolarmente importante di Qingshania è la struttura intracellulare rotonda (diametro 15-20 μm) presente in alcune cellule. Queste strutture sono paragonabili alle spore asessuali note in molte alghe eucariotiche, indicando che Qingshania probabilmente si riproduceva tramite spore.
Caratteristiche distintive degli eucarioti
Nella vita moderna, i filamenti uniseriati sono comuni sia nei procarioti (batteri e archaea) che negli eucarioti. La combinazione di grandi dimensioni cellulari, ampia variazione del diametro dei filamenti, variazione morfologica e spore intracellulari dimostra l’affinità eucariotica di Qingshania, poiché nessun procariota noto è così complesso. I procarioti filamentosi sono generalmente molto piccoli, con un diametro di circa 1-3 μm, e sono distribuiti in più di 147 generi di 12 phyla. Alcuni cianobatteri e batteri solforati possono raggiungere grandi dimensioni, fino a 200 μm di spessore, ma questi grandi procarioti sono molto semplici nella morfologia, con cellule a forma di disco, e non si riproducono tramite spore.
I migliori analoghi moderni sono alcune alghe verdi, sebbene i filamenti si verifichino anche in altri gruppi di alghe eucariotiche (ad esempio, alghe rosse, alghe brune, alghe gialle, carofite, ecc.), così come in funghi e oomiceti.
“Ciò indica che Qingshania era molto probabilmente un’alga fotosintetica, probabilmente appartenente al gruppo staminale estinto degli Archaeplastidi (un importante gruppo costituito da alghe rosse, alghe verdi e piante terrestri, così come glaucophytes), sebbene la sua esatta affinità sia ancora poco chiara,” ha detto Miao.
Composizione chimica e implicazioni evolutive
Inoltre, i ricercatori hanno condotto un’indagine spettroscopica Raman per testare l’affinità eucariotica di Qingshania dal punto di vista della composizione chimica, utilizzando tre tassonomie di cianobatteri per confronto. Gli spettri Raman hanno rivelato due picchi ampi caratteristici della materia carboniosa disordinata. Inoltre, le temperature di sepoltura stimate utilizzando i parametri Raman variavano da 205 a 250 °C, indicando un basso grado di metamorfismo. L’analisi delle componenti principali degli spettri Raman ha suddiviso Qingshania e i tassonomie cianobatterici in due cluster distinti, indicando che la materia carboniosa di Qingshania è diversa da quella dei fossili cianobatterici, supportando ulteriormente l’affinità eucariotica di Qingshania.
Attualmente, i fossili eucariotici più antichi e inequivocabili sono forme unicellulari provenienti da sedimenti del tardo Paleoproterozoico (circa 1,65 miliardi di anni fa) nel Nord della Cina e nel Nord dell’Australia. Qingshania è apparsa solo leggermente più tardi rispetto a queste forme unicellulari, indicando che gli eucarioti hanno acquisito una semplice multicellularità molto presto nella loro storia evolutiva.
Poiché le alghe eucariotiche (Archaeplastidi) sono sorte dopo l’ultimo antenato comune eucariotico (LECA), la scoperta di Qingshania, se veramente algale per natura, supporta ulteriormente l’apparizione precoce di LECA nel tardo Paleoproterozoico, il che è coerente con molti studi di orologio molecolare, piuttosto che nel tardo Mesoproterozoico di circa 1 miliardo di anni fa.
Questo studio è stato finanziato dal National Key Research and Development Program of China, dal National Natural Science Foundation of China e dal Innovation Cross-Team of CAS.
