Un viaggio nel passato: dall'analisi del DNA dei cloroplasti, un gruppo di ricercatori ha ripercorso le tappe che hanno portato alle prime cellule eucariotiche vegetali. Risultato? La prima «fotografia» dell'antenato di piante ed alghe.
Le alghe sono da sempre ritenute tra gli organismi più antichi del nostro Pianeta, da cui sarebbero poi originate le piante terrestri. Il legame evolutivo e filogenetico tra questi organismi rimane però al centro di numerosi dibattiti. Una recente ricerca getta finalmente nuova luce sul passato evolutivo di entrambi questi organismi, contribuendo ad identificare un comune antenato per piante ed alghe.
Cloroplasti e cellule vegetali: l’unione fa la forza
Il punto di partenza di questo studio, pubblicato dalla rivista Science, sono stati i cloroplasti. Si tratta di organelli presenti all’interno delle cellule vegetali (ma non solo): qui i cloroplasti svolgono un ruolo chiave nel processo di fotosintesi, catturando l’energia luminosa e trasformandola in energia per i processi metabolici della cellula. Come i mitocondri nelle cellule animali, si ritiene che i cloroplasti siano derivati da cianobatteri mediante endosimbiosi, un processo che risale a circa un miliardo di anni fa. In altre parole, i cianobatteri – che altro non sono che batteri che producono energia tramite la fotosintesi – sarebbero entrati in simbiosi con le cellule vegetali, collaborando al loro metabolismo. Ma c’è un indizio che prova il loro passato come organismi indipendenti: la presenza di DNA all’interno dei cloroplasti.
Un modello di cloroplasto, con le sue strutture interne contenenti clorofilla, indispensabile per la fotosintesi (Immagine: Wikimedia Commons)
Nel DNA la traccia del passato di alghe e piante
Analizzando il DNA contenuto nei cloroplasti e il genoma dell’alga Cyanophora paradoxa, ricercatori della University of Arizona sono riusciti a dimostrare che le cellule eucariotiche che fanno parte della famiglia delle Piante hanno un origine comune, riconducibile ad un unico cloroplasto «primario». Tutto avrebbe avuto quindi origine da una sorta di «alga progenitrice», la cui nascita risale ad almeno un miliardo, un miliardo e mezzo di anni fa. Quest’alga sarebbe poi divenuta l’antenato comune della famiglia di alghe a cui appartiene Cyanophora, ma anche della famiglia delle alghe rosse e del gruppo che include le alghe verdi e le piante terrestri. In altre parole, un unico progenitore alla base del mondo fotosintetico presente sul nostro pianeta.
L'aspetto dell'antenato di aghe e piante, così come è stato ricostruito in base alle scoperte di biologi della University of Arkansas (Immagine: Science)
Signori, ecco a voi la prima alga
Sulla base di queste nozioni, i ricercatori non hanno saputo resistere alla tentazione di immaginare quale dovesse essere l’aspetto di questo patriarca della fotosintesi (come mostrato in figura). Al contrario di quanto ci si aspetterebbe da un organismo primitivo, i dati raccolti sembrano indicare che si trattasse di un organismo tutt’altro che basilare, con una struttura cellulare e un ciclo vitale piuttosto complessi. Come spiega Frederick W. Spiegel sulle pagine di Science, non bisogna lasciarsi trarre in inganno dal fatto che nel regno delle Piante esistano organismi più semplici di questo progenitore. La semplicità non è necessariamente sinonimo di un’origine evolutiva più antica: il processo di evoluzione avviene infatti anche attraverso la perdita di strutture, non solo attraverso il loro sviluppo in apparati progressivamente più complessi.