La biologia si è a lungo basata su una definizione di vita che include la crescita, la produzione di energia e la riproduzione autonoma. Tuttavia, questa semplice lista di controllo ha sempre escluso i virus, che si attivano solo all’interno di un organismo ospite. La recente scoperta di un nuovo microrganismo, il Sukunaarchaeum mirabile, sta ora costringendo gli scienziati a riconsiderare questi confini.
Il mistero del Sukunaarchaeum mirabile
Un team di ricercatori guidato da Ryo Harada della Dalhousie University ha identificato una creatura unica, provvisoriamente chiamata Sukunaarchaeum mirabile, nel DNA di una specie di plancton giapponese. Questo microrganismo rappresenta una sfida per le vecchie classificazioni. Se un tempo la regola di André Lwoff sosteneva che un organismo è composto da cellule, relegando i virus a semplici particelle, il Sukunaarchaeum confonde ulteriormente le acque.
Il Sukunaarchaeum mirabile sta riscrivendo le regole fondamentali della biologia. A differenza dei virus, il Sukunaarchaeum è un organismo indiscutibilmente cellulare, una conclusione supportata dalla presenza nel suo genoma di istruzioni per la costruzione di ribosomi e RNA messaggero. Queste sono le componenti essenziali che permettono a una cellula di tradurre il proprio codice genetico in proteine, un processo vitale che nessun virus è in grado di compiere autonomamente.
Nonostante queste caratteristiche cellulari, il suo stile di vita è sorprendentemente virale. Questo microrganismo sembra aver rinunciato a quasi tutte le funzioni metaboliche, affidandosi completamente a una cellula ospite per la propria sopravvivenza. Il Sukunaarchaeum agisce quindi come un parassita intracellulare obbligato, un comportamento tipico dei virus, che non possono replicarsi al di fuori di un’altra cellula.
Questa insolita combinazione di tratti cellulari e virali suggerisce l’esistenza di una zona grigia tra ciò che consideriamo “vivente” e “non vivente”. La scoperta ci costringe a riconsiderare i confini che per decenni hanno separato nettamente il mondo cellulare da quello delle particelle virali, aprendo nuove prospettive sulla natura stessa della vita.
Un genoma minimalista
Il genoma del nuovo organismo, il Sukunaarchaeum mirabile, è straordinariamente compatto, consistendo in sole 238.000 coppie di basi. Questo lo rende persino più piccolo dell’archeobatterio Nanoarchaeum equitans, il cui genoma deteneva il precedente record cellulare con circa 490.000 coppie di basi. A differenza dei virus, che possono avere genomi più grandi o più piccoli ma non possiedono mai gli strumenti completi per la sintesi proteica, il Sukunaarchaeum conserva questo nucleo funzionale. Il team di Harada lo definisce infatti “un’entità cellulare che conserva solo il suo nucleo replicativo”.
I ricercatori hanno notato che il suo genoma è profondamente ridotto, privo di quasi tutti i percorsi metabolici riconoscibili. Codifica principalmente per i meccanismi del suo nucleo replicativo, ovvero la replicazione, la trascrizione e la traduzione del DNA. Il suo codice genetico assomiglia più a un manuale di istruzioni virale che a quello di un microbo autosufficiente.
Nonostante queste caratteristiche, l’organismo è classificato come un Archaea, uno dei tre domini della vita, e non come un virus. Gli alberi filogenetici lo posizionano su un ramo così distante dagli altri gruppi noti che i ricercatori hanno proposto la creazione di un nuovo phylum per classificarlo correttamente.
Il Sukunaarchaeum mirabile è stato scoperto per caso, annidato nel DNA di un dinoflagellato Citharistes regius, un tipo di plancton. Il suo genoma si presentava come un anello di DNA che non corrispondeva a nessuna specie catalogata. Questo microrganismo sembra portare la simbiosi a un livello estremo: ha eliminato tutti i geni non essenziali, affidandosi completamente al suo ospite per quasi tutte le funzioni vitali. Questo comportamento dimostra un adattamento evolutivo eccezionale e apre nuove prospettive sulle relazioni tra gli organismi a livello microscopico.
Confini sfocati della vita cellulare
Il Sukunaarchaeum mirabile rappresenta una vera e propria sfida per la biologia. Se da un lato la presenza dei suoi geni ribosomiali lo classifica come un organismo cellulare, dall’altro la sua dipendenza estrema dall’ospite, che si manifesta in un metabolismo ridotto e nell’incapacità di produrre autonomamente ATP o fissare il carbonio, lo fa somigliare a un parassita virale. Questa scoperta solleva l’importante questione se la vita debba essere considerata una categoria binaria o un continuum, e il Sukunaarchaeum si posiziona inequivocabilmente su quest’ultimo.
La scoperta del Sukunaarchaeum mirabile ha importanti implicazioni. Potrebbero esserci molti altri microrganismi simili nascosti nei dati di sequenziamento ambientale, finora scartati come contaminanti. L’esistenza di tali organismi potrebbe rendere i protocolli di biosicurezza attuali obsoleti, specialmente quelli che si concentrano solo sui microbi liberi. La ricerca offre anche spunti cruciali per la biologia sintetica, fornendo un modello di genoma ridotto al minimo indispensabile per la sopravvivenza di una cellula.
Secondo i ricercatori, l’estrema “potatura” del genoma del Sukunaarchaeum è probabilmente il risultato di un’evoluzione che ha visto l’organismo perdere i geni non necessari in un ambiente ospite ricco di nutrienti. Questo potrebbe offrire uno sguardo su come le prime cellule si siano evolute, condividendo geni e risorse in modo più libero.
Gli scienziati ora si interrogano se organismi simili esistano in altri ecosistemi e se vi siano altre relazioni simbiotiche estreme. Hanno in programma di analizzare nuovamente i database metagenomici alla ricerca di sequenze trascurate. Un obiettivo primario è identificare l’ospite specifico del Sukunaarchaeum, dato che senza questa informazione non sarà possibile comprendere appieno la simbiosi o le pressioni evolutive che l’hanno modellata. Come affermano i ricercatori, la scoperta del Sukunaarchaeum mirabile “amplia i confini convenzionali della vita cellulare e mette in luce la vasta novità biologica inesplorata nelle interazioni microbiche”.
Lo studio è stato pubblicato su bioRxiv.
