DI LUCA ELETTRICO
Divide et impera. Questo detto latino dall’origine incerta ci ricorda che all’essere umano è sempre stato chiaro che per governare e mantenere il potere su una collettività, bisogna sfruttare le rivalità interne di una comunità e anzi fomentarle. Ne deduciamo, quindi, che l’autorità trae beneficio dai singoli quando essi siano in conflitto con i loro simili, poiché non hanno la forza necessaria per ribellarsi. D’altro canto, conosciamo bene anche il detto ‹‹l’unione fa la forza››: se tanti individui – innocui, presi singolarmente – decidono di allearsi per una causa comune, hanno il potenziale dirompente di scatenare una rivoluzione.
Oggi non parleremo di strategie politiche né di sociologia, cari Lettori. Ma cercheremo di comprendere in che modo l’evoluzione biologica sia stata capace di fare una sintesi perfetta di questi due approcci, per dare vita (letteralmente) agli organismi che popolano il nostro pianeta. In altre parole, affronteremo un viaggio lungo milioni di anni alla ricerca dei motivi per cui da singole unità biologiche si siano sviluppati organismi costituiti da miliardi di cellule riunite in vere e proprie comunità (cioè noi animali). Ecco a voi, la comparsa della multicellularità!
In principio era Uno. No, non è l’incipit di un trattato filosofico, né tantomeno il proemio di un’opera letteraria o di un testo religioso. Si tratta meramente di un modo epico (che adoro) per dire che i primi organismi viventi comparsi sulla Terra erano singole cellule. La cellula è il mattoncino che sta alla base della Vita, è l’unità biologica fondamentale. Se un essere è fatto da cellule, è vivo. Se non contiene cellule, non lo è. Secondo questa definizione, perciò, un sasso non è un essere vivente, mentre un batterio, una muffa, un albero o un leone lo sono. Un discorso a parte meriterebbero i virus, che non essendo propriamente ascrivibili al concetto di cellula non possono essere considerati “vivi”. Infatti, per essere definita tale, una cellula deve rispettare alcuni requisiti minimi. È una struttura delimitata dall’ambiente esterno, e possiede un patrimonio genetico contenente le informazioni necessarie per costruire la cellula stessa e farla funzionare. Inoltre, una cellula è capace di riprodursi tramite divisione cellulare, sa rispondere a stimoli provenienti dall’ambiente circostante e riesce ad assumere nutrienti che vengono convertiti in energia. Insomma, una cellula può stare in piedi da sola ed essere perfettamente funzionante in autonomia. Ecco perché è stata eletta unità biologica fondamentale. Ed ecco anche spiegato perché i primi organismi viventi che hanno abitato il pianeta Terra erano unicellulari: più piccolo e semplice non si poteva, la vita faceva il suo ingresso in scena sotto forma di piccole cellule indipendenti. Tali organismi unicellulari, comparsi più di 3 miliardi di anni fa, dominarono per circa 2 miliardi di anni, e costituiscono ancora oggi una fetta preponderante della biomassa terrestre (in altre parole, se mettessimo su una bilancia tutti i microorganismi unicellulari del pianeta questi supererebbero di 1300 volte la massa di tutti gli esseri umani!) (Figura 1). Ma ad un certo punto della storia siamo comparsi “noi”, quelli pluricellulari. Com’è stato possibile? E perché è successo? Quali sono i vantaggi rispetto ad una vita da single?
A queste domande esistenziali non corrispondono ancora delle risposte esaustive, ma proveremo a spiegare le teorie più accreditate in materia di comparsa della multicellularità.
Innanzitutto, perché diamine farsi domande così complicate? Stiamo dicendo che non sappiamo ancora quale sia l’origine degli organismi con più di una cellula, inclusi gli animali? Proprio così. L’origine degli animali è un argomento ancora molto discusso, su cui non si è trovato un accordo scientifico. In parole semplici, non sappiamo ancora con esattezza chi sia l’antenato comune a tutti gli animali. D’altronde, la storia della vita sulla Terra non consente una verifica sperimentale (cioè diretta), ma si avvale della paleontologia (ovvero di resti fossili). Però, essendo stati i primi organismi viventi privi di strutture dure capaci di conservarsi nel tempo, possiamo solo basarci su analisi di un altro tipo. Entrano in gioco la genetica e la biologia molecolare.
L’anello mancante
Da studi sul DNA di organismi molto antichi, sono emersi alcuni gruppi di esseri viventi che potrebbero rappresentare il punto di congiunzione tra unicellulari e pluricellulari. In particolare, si tratterebbe dei diretti antenati unicellulari degli animali [1]. Eccoli, ve li presento:
Choanoflagellata – Comparsi sulla Terra circa 600 milioni di anni fa, sono i più stretti parenti ancestrali degli animali. Possiedono un flagello per muoversi nell’ambiente circostante e possono assumere varie forme in base alle condizioni di vita.
Filasterea – Questi organismi sembrano avere un’origine ancora più antica dei precedenti: sarebbero comparsi sul nostro pianeta circa 200 milioni di anni prima dei Choanoflagellata.
Ichthyosporea – Molto più antichi rispetto ai due gruppi viventi precedenti, questi organismi unicellulari fecero capolino sulla Terra circa 1 miliardo di anni fa. Sono piuttosto diversi dagli organismi menzionati sopra, in quanto tendono a vivere in modo stanziale, in simbiosi o parassitando altri organismi. Possiedono inoltre una parete cellulare rigida, dettaglio che li avvicina agli odierni funghi e piante.
Corallochytrea – Abitanti di mari e oceani, mostrano tratti in comune tra animali e funghi, rendendoli gli indiziati più probabili tra gli antenati di questi due gruppi di organismi viventi attuali.
Ad un primo sguardo, insomma, tali organismi potrebbero essere completamente scollegati l’uno dall’altro. Eppure, condividono una caratteristica fondamentale che li ha resi un succulento oggetto di studio. Cosa li accomuna? La capacità di aggregarsi per formare colonie (Figura 2). Eh già, proprio come l’uomo primitivo si radunava in clan o tribù, anche questi nostri lontanissimi antenati hanno “scoperto” la socialità dando vita a gruppi organizzati di cellule, le colonie, appunto. I ricercatori hanno anche confezionato una definizione da manuale per indicare cosa sia, in termini scientifici, una colonia: trattasi di un’associazione in cui gli individui costituenti non sono completamente separati l’uno dall’altro, ma sono organicamente collegati o per mezzo di estensioni viventi del loro corpo o per mezzo di materiale da essi stessi prodotto. Risulta quindi indispensabile che nel loro programma genetico sia codificata l’informazione necessaria per compiere questo passo verso la colonialità.
Quali sarebbero, dunque, i geni del DNA che permettono la vita in colonia? Ne sono stati studiati diversi: ci sono geni utili per la comunicazione tra cellule che permette di coordinarsi; troviamo anche geni per aderire alle superfici esterne in modo da formare strutture resistenti; inoltre, servono geni per l’adesione tra cellule vicine; infine, sono necessari geni per dirigere la suddivisione del lavoro, come se ogni cellula dovesse ricevere istruzioni “innate” sul proprio ruolo nella colonia. Il fatto sorprendente è questo: tali geni si ritrovano anche negli antenati unicellulari degli animali. Ma a che cosa servivano loro, se erano unicellulari e quindi non erano destinati a vivere in colonie? Non a tutte le domande c’è una risposta certa, ma ciò che è sicuro è che i geni necessari per la pluricellularità si siano evoluti PRIMA del passaggio alla pluricellularità stessa. In aggiunta a questo patrimonio genetico, gli animali hanno poi guadagnato ulteriori caratteristiche distintive, per esempio la capacità di produrre determinati tipi di collagene, una proteina che viene rilasciata all’esterno delle cellule e che crea un ambiente confortevole per la vita di altre cellule adiacenti.
Ora che abbiamo parzialmente capito COME si sia evoluta la multicellularità, è doveroso chiedersi: PERCHÉ si è evoluta? Perché l’evoluzione ha favorito questa strategia di vita?
Il successo evolutivo degli organismi pluricellulari sta nelle loro dimensioni e nella loro maggiore complessità in termini di struttura e funzione corporea. La taglia grossa ha vari vantaggi: consente di mantenere più facilmente gli equilibri interni tamponando meglio i cambiamenti dell’ambiente esterno, garantisce maggiore protezione contro i predatori, ed utilizza l’energia metabolica con più efficienza. Per comprendere meglio questa situazione, proviamo ad immaginare una barca in mezzo al mare: se è di dimensioni più imponenti, saprà affrontare anche le traversate più burrascose, senza disperdere energie e senza subire danni irreparabili.
Tuttavia, tale aumento di dimensioni impose all’evoluzione alcuni vincoli, sia fisici che ecologici: innanzitutto, si dovettero formare strutture più resistenti per tollerare il peso di tutte queste nuove cellule messe assieme (ossia lo scheletro!); inoltre, le zone del corpo deputate a respirare e nutrirsi dovettero ampliarsi e diventare più capillari (ossia il sistema circolatorio e il sistema digerente!). La maggiore complessità degli animali ha richiesto, inoltre, la comparsa dello sviluppo embrionale, cioè di quel processo che da una singola cellula, lo zigote, porta un intero organismo a formarsi tramite successive divisioni cellulari. Prima di allora non era necessario svilupparsi: si nasceva single, e si moriva così! Ma le cose cambiarono, per non tornare più indietro…
Torniamo alle metafore socio-politiche ed economiche: potremmo affermare che l’evoluzione biologica abbia avuto un’intuizione di tipo fordiano. Un precursore del fordismo-taylorismo, insomma, ma calato nel mondo microscopico delle cellule primordiali. Mi riferisco alle teorie di Frederick Taylor, poi riprese da Henry Ford, risalenti a fine Ottocento-inizio Novecento, con cui fu rivoluzionato il modo di organizzare in maniera scientifica il lavoro [2]. Parlo del principio della divisione del lavoro che portò a nuovi approcci nel mondo produttivo, quali la catena di montaggio e la suddivisione dei compiti nelle fabbriche. Tali teorie ebbero un enorme successo, tanto da influenzare i sistemi produttivi occidentali per tutto il XX secolo. Tornando a noi, dunque: perché affermare che la comparsa degli organismi pluricellulari sulla Terra si tratti, in ultima analisi, di un fenomeno “fordista”?
In un sistema biologico come un organismo multicellulare, ogni cellula iniziò ad occuparsi di un compito specifico, specializzandosi in quella mansione e perfezionando i processi effettuati. La suddivisione dei compiti tra cellule di tipo diverso garantisce notevoli vantaggi evolutivi: per esempio, la specializzazione delle funzioni cellulari permette di ottimizzare l’utilizzo di energia e di dar vita a processi e organismi più complessi. È un po’ come una società umana: se ognuno di noi dovesse saper fare tutto, pochi sopravviverebbero. Per fortuna, c’è un mestiere per ciascuno: il cibo lo fornisce un gruppo di persone, la sanità è gestita da altri, la politica da altri ancora, e così via. La conquista della terraferma è stata possibile anche grazie a questo salto evolutivo!
Sia chiaro: mentre il modello Ford porta con sé luci e ombre (alienazione degli operai, ripetitività e monotonia del lavoro, società del consumismo di massa – per citarne solo alcune), un approccio simile applicato al mondo della biologia sembra aver conferito numerosi vantaggi agli organismi pluricellulari, in perfetto equilibrio con gli ecosistemi terrestri. Della serie: “La Natura lo fa meglio, e anche prima che ci arriviamo noi umani”.
Per concludere questo viaggio lungo miliardi di anni, cari Lettori, vi devo però segnalare una nota importante, anzi vitale. Il fatto che si sia evoluta una forma di vita multicellulare, non esclude che gli organismi unicellulari possano continuare a proliferare e colonizzare la biosfera. Anzi, è il contrario! Si tratta solo di diverse strategie di adattamento all’ambiente, che possono condividere spazi e tempi di vita, senza prevaricazioni. È una bella lezione di buon vivere civile: solo perché siamo diversi dagli altri, non significa che abbiamo il diritto di essere gli unici ad esistere. Dovremmo ricordarlo a certi gruppi di umani, che ne pensate?
BIBLIOGRAFIA
[1] How did life get multicellular? Five simple organisms could have the answer. Nature 644, 856-859 (2025). doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-02635-2
[2] https://it.wikipedia.org/wiki/Fordismo
Figura 1. Gli esseri umani costituiscono lo 0.01% della biomassa totale del pianeta Terra, mentre i batteri (per nominare un solo tipo di organismi unicellulari) ne rappresentano il 12.8%. Si tratta di stime. (https://ourworldindata.org/life-on-earth)
Figura 2. Immagini scattate al microscopio di alcuni organismi coloniali. In alto a sinistra: Choanoflagellata. In alto a destra: Ichtyosporea. In basso: Filasterea. Si noti la loro tendenza ad aggregarsi in colonie, seppure in modi diversi tra loro. Immagini tratte da [1].
Idem come sopra! Clicca qui per scoprirne di più su “Oltre Quella Siepe”!!!
