Haloferax volcanii, un microbo che popola i laghi salati più estremi della Terra, ha recentemente stupito la comunità scientifica dimostrando la capacità di trasformarsi da organismo unicellulare in un’entità multicellulare sotto condizioni di stress fisico. La scoperta, guidata dalla patobiologa Theopi Rados dell’Università di Brandeis, è stata descritta in un recente articolo pubblicato su Cell Biology.
La nascita della multicellularità in un microbo estremo
Questo fenomeno straordinario riguarda Haloferax volcanii, un membro degli archaea, un dominio della vita spesso trascurato che, pur assomigliando ai batteri, è più strettamente imparentato con gli eucarioti, il gruppo che comprende anche gli esseri umani.
Nonostante la multicellularità sia comune tra gli eucarioti, essa è estremamente rara tra batteri e archaea. Prima di questa scoperta, soltanto un altro archeon era noto per mostrare caratteristiche simili.
Come il microbo si trasforma sotto pressione
Gli scienziati hanno osservato che, sottoposto a una pressione meccanica leggera — circa 10 kPa, equivalente alla pressione esercitata a 1 metro di profondità in acqua — una singola cellula di H. volcanii iniziava a modificarsi. Utilizzando un sottile cuscinetto di gelatina, i ricercatori hanno compresso il microbo, notando che in circa due ore e mezza la cellula veniva appiattita, cominciando una metamorfosi che la rendeva sempre più simile a un tessuto multicellulare.
Portando la pressione a livelli ancora più elevati — circa 100 kPa, simili a 10 metri di profondità — il processo si accentuava: le cellule crescevano, si ingrandivano e si organizzavano in cluster fusi, strutture più tipiche di organismi multicellulari complessi.
Il segreto nella struttura cellulare degli archaea
Una chiave di questo comportamento è la particolare struttura superficiale di H. volcanii. A differenza delle rigide pareti cellulari di piante e funghi, questi microbi possiedono un rivestimento proteico elastico, molto più simile alle membrane animali.
Questa caratteristica rende le cellule degli archaea più “morbide” e reattive agli stimoli meccanici, come osservato anche da Alex Bisson, biologo presso l’Università di Brandeis. Le cellule, secondo Bisson, sembrano “lievitare” sotto pressione, crescendo in larghezza e altezza come un impasto che si espande, piuttosto che dividersi secondo i canoni tradizionali della biologia cellulare.
Strutture simili a gusci di tartaruga e cellule scutoidi
Il tessuto risultante presenta una straordinaria varietà morfologica. Le cellule periferiche si appiattiscono e si allargano, mentre all’interno si formano cellule scutoidi, strutture geometriche già note tra gli eucarioti per il loro ruolo nella distribuzione della tensione nei tessuti epiteliali, come quelli presenti nell’intestino e nella pelle umana.
La scoperta della formazione di scutoidi in un organismo tanto antico e primitivo suggerisce che queste forme cellulari siano molto più antiche e fondamentali per l’evoluzione della multicellularità di quanto si pensasse finora.
Una nuova prospettiva sull’evoluzione della complessità biologica
Secondo Bisson, la capacità di un microbo apparentemente semplice come H. volcanii di creare strutture complesse sottolinea come la natura possa generare tratti evolutivi sofisticati da materiali biologici all’apparenza molto elementari. Questo studio rivoluzionario, affiancato da una prospettiva editoriale correlata, è stato accolto con grande interesse dalla comunità scientifica internazionale, aprendo nuove ipotesi sull’origine e l’evoluzione della multicellularità sulla Terra.