Colonie di batteri imitano l’embriogenesi

Le prime forme di vita comparse sulla Terra potrebbero essere state molto simili agli organismi multicellulari più di quanto possiamo immaginare. Una nuova ricerca suggerisce che i batteri possono “svilupparsi” come un embrione.

I batteri si uniscono in colonie fiorenti e compatte note come biofilm. Cosi raggruppati, questi microrganismi sono più forti. All’interno del biofilm protettivo, possono resistere meglio ai mutamenti dell’ambiente, comunicare a lungo raggio con le cellule al di fuori delle loro comunità e persino condividere una sorta di memoria collettiva, comportandosi sostanzialmente come un organismo multicellulare.

Un team internazionale di ricercatori guidato dal genetista evoluzionista Momir Futo dell’Istituto Ruđer Bošković in Croazia ha scoperto che anche i biofilm si sviluppano come un organismo multicellulare.

La gran parte delle cellule presenti sulla Terra vive sotto forma di questi biofilm. Possono essere composti da più specie e la ricerca scopre che si comportano in modo simile a esseri multicellulari, inclusa la divisione del lavoro , la morte cellulare programmata e l’ auto-riconoscimento.

Momir Futo e il suo gruppo di ricerca hanno analizzato il Bacillus subtilis che a la forma di bastoncello e in alcune fasi della sua vita fortemente flagellato, ha inoltre la capacità di formare un corpo di protezione duro, una endospora di protezione, che permette all’organismo di tollerare condizioni ambientali estreme.

A differenza di numerose altre specie note, B. subtilis è classificato come aerobio obbligato. B. subtilis si trova comunemente nel suolo, nelle mucche e negli esseri umani. I ricercatori hanno stabilito una linea temporale dell’espressione genica attraverso l’intero biofilm mentre si sviluppava, da poche cellule iniziali fino all’età di due mesi. Hanno inoltre confrontato i prodotti dei geni del batterio con quelli di altri nel suo albero genealogico, mappando una linea temporale per le loro relazioni evolutive.

Come ha spiegato il genetista Tomislav Domazet-Lošo dell‘Università cattolica della Croazia: “Sorprendentemente, abbiamo scoperto che i geni evolutivi più giovani erano sempre più espressi verso i punti temporali successivi della crescita del biofilm”

L’ordine di espressione genica durante la crescita del biofilm rispecchia i tempi dell’evoluzione di questi geni, proprio come le espressioni dei geni nello sviluppo degli embrioni animali.

E questo non è l’unico modo in cui i biofilm hanno imitato l’embriogenesi (lo sviluppo di un embrione animale). L’organizzazione graduale dell’espressione genica osservata si osserva anche negli embrioni, così come un forte aumento della comunicazione tra le cellule durante la metà dello sviluppo, che nel biofilm coincide con la crescita delle rughe 3D.

Come spiega Domazet-Lošo: “Ciò significa che i batteri sono veri organismi multicellulari proprio come noi. Considerando che i fossili più antichi conosciuti sono biofilm batterici, è abbastanza probabile che anche la prima vita fosse multicellulare e non una creatura unicellulare come considerato finora”.

Il metodo di filostratigrafia utilizzato dai ricercatori è relativamente nuovo e pone ancora alcune domande sulla sua affidabilità, quindi il team ha ricontrollato i risultati utilizzando strumenti genetici più vecchi e ha scoperto che la nuova tecnica può supportare le loro scoperte.

Il team avverte che questi risultati sono limitati ai biofilm di una singola specie in condizioni di laboratorio, quindi sono necessarie ulteriori ricerche per vedere se i risultati valgono anche nell’ambiente naturale con interazioni multi-specie.

Resta inoltre da vedere se altre caratteristiche dell’embriogenesi, come le onde localizzate di nuove espressioni geniche, sono presenti anche nei biofilm. Ma le somiglianze che hanno osservato sono piuttosto sorprendenti.

Poiché i biofilm sono responsabili di oltre l’80% delle infezioni microbiche nel nostro corpo, giocherebbero sicuramente un ruolo importante nel modo in cui funzionano anche i nostri batteri amici, quindi capire come questi organismi non così unici si sviluppano e lavorano insieme potrebbe aiutarci a risolvere una miriade di problemi medici.

“È indiscutibile che la cellula sia l’unità di base della vita; tuttavia, ciò non implica immediatamente che la prima vita fosse strettamente unicellulare”, hanno concluso i ricercatori.