Anatomia di una cellula eucariotica (Immagine: modificata e tradotta da Wikimedia Commons)
La teoria endosimbiotica
La visione più accreditata per l’origine delle cellule eucariotiche si rifà all'endosimbiosi: l’incontro tra un archeobatterio ancestrale e un'altra cellula procariotica (il proto-mitocondrio) avrebbe dato origine ad un rapporto simbiotico con benefici per entrambi: il proto-mitocondrio veniva isolato e protetto dall'ambiente esterno e l'archeobatterio traeva vantaggio dal metabolismo particolarmente efficace del mitocondrio, in grado di rifornirlo di quantità di energia molto superiori a quelle che era autonomamente in grado di produrre. Una simbiosi tanto vantaggiosa che, con il tempo, il proto-mitocondrio sarebbe stato inglobato, finendo per divenire un organello stabilmente presente nel citoplasma dell’archeobatterio: ecco nata la prima cellula eucariotica.
Fermi tutti!
La teoria endosimbiotica spiega molto bene la nascita dei mitocondri, ma se spingiamo il tasto rewind su quanto appena descritto ci accorgiamo che i mitocondri sono gli unici organuli la cui origine venga spiegata in modo esaustivo. Che dire di tutti gli altri organuli e strutture cellulari? Le dinamiche alla base della loro origine rimangono avvolte nella nebbia.
Tra i quesiti che più hanno assillato Baum in questi anni vi è quello della nascita del nucleo: come si è formata la membrana che protegge il materiale genetico? E ancora, come si è formato quel complesso sistema di membrane intracellulari, dall’apparato di Golgi al reticolo endoplasmatico, che coordina la produzione di proteine e il loro metabolismo?
Le prime tappe di evoluzione delle cellule eucariotiche secondo la teoria di Baum (Immagine: Baum and Baum, BMC Biology 2014)
Atto I: due cellule si tendono la mano
Fino ad oggi l’idea era che, nella cellula ancestrale, gli organuli si fossero formati per semplice separazione in compartimenti di strutture già presenti. La teoria di Baum ribalta completamente questo punto di vista: la cellula procariotica ancestrale ha via via annesso strutture aggiuntive, fino a creare una serie di apparati che - una volta raggruppati sotto il controllo del nucleo – ha dato vita alla cellula eucariotica così come la conosciamo oggi.
Nel dettaglio, ecco i passaggi (riassunti in figura): inizialmente l'archeobatterio ancestrale e il proto-mitocondrio sono due entità separate (A), fino a quando l'archeo inizia a presentare propaggini del citoplasma che si allungano verso l'esterno e prendono contatto con i proto-mitocondri (B). Con il passare del tempo, vengono favoriti gli archea con le propaggini più lunghe ed avvolgenti, quelle che garantiscono il contatto più stretto, fino a quando i mitocondri vengono inglobati nel citoplasma (C).
Le tappe successive nell'evoluzione delle cellule eucariotiche secondo la teoria di Baum (Immagine: Baum and Baum, BMC Biology 2014).
