La vita complessa? È nata un miliardo di anni prima del previsto., e senza chiedere il permesso all’ossigeno

Dimenticate i libri di biologia su cui avete studiato, o almeno preparatevi a incollare un grosso addendum sulle prime pagine. Una nuova ricerca, pubblicata oggi su Nature e guidata dall’Università di Bristol, sta per riscrivere la storia della vita sulla Terra. La notizia è di quelle che fanno tremare i polsi ai paleontologi: la vita complessa è iniziata quasi un miliardo di anni prima di quanto pensassimo.

Fino a ieri, la narrazione dominante era abbastanza lineare: la Terra primordiale era un luogo inospitale dominato da organismi semplici (procarioti), finché l’aumento dell’ossigeno e l’arrivo dei mitocondri (le centrali elettriche delle cellule) non hanno dato il via alla festa della vita complessa (eucarioti). Ebbene, pare che la natura avesse fretta e si sia organizzata diversamente.

Il Modello CALM: Ribaltare i paradigmi

Il team di ricerca internazionale ha smentito l’idea che l’ossigeno atmosferico e i mitocondri fossero i prerequisiti indispensabili per i primi passi dell’evoluzione complessa. Secondo il nuovo studio, le strutture cellulari avanzate — come il nucleo e il citoscheletro — si sono sviluppate prima che i mitocondri entrassero in scena e prima che l’ossigeno diventasse abbondante.

Hanno battezzato questo nuovo scenario CALM (Complex Archaeon, Late Mitochondrion), ovvero “Archea Complesso, Mitocondrio Tardivo”. In parole povere: la struttura della “casa” (la cellula complessa) era già stata costruita ben prima che venisse installato l’impianto elettrico (i mitocondri).

Come hanno fatto a scoprirlo? Il metodo dell’Orologio Molecolare

Non avendo a disposizione macchine del tempo o fossili di organismi molli vecchi di tre miliardi di anni, gli scienziati hanno dovuto usare l’astuzia matematica e genetica.

• L’approccio: Hanno utilizzato una tecnica chiamata “orologio molecolare esteso”.

• Il processo: Immaginate di tracciare l’albero genealogico della vita non guardando le foto dei nonni, ma analizzando quanto sono cambiati i geni nel tempo. I ricercatori hanno esaminato oltre 100 famiglie di geni attraverso vari sistemi biologici, combinando questi dati genetici con le evidenze fossili conosciute.

• Il risultato: Hanno creato una linea temporale ad alta risoluzione che mostra quando le specie condividevano un antenato comune.

Il verdetto è sorprendente: la transizione verso la complessità è iniziata circa 2,9 miliardi di anni fa. I mitocondri? Sono arrivati molto dopo, coincidendo “casualmente” con il grande aumento dell’ossigeno atmosferico, ma a quel punto l’evoluzione cellulare era già in marcia.

Vecchia teoria vs Nuova scoperta

Per chiarezza, ecco come cambia la nostra comprensione degli eventi:

Perché è importante?

Questa scoperta non è solo una questione di date. Cambia la comprensione geochimica del nostro pianeta. Se la vita complessa (quella che ha portato alle alghe, ai funghi, alle piante e infine a noi) è potuta fiorire in oceani privi di ossigeno, significa che la vita è molto più resiliente e ingegnosa di quanto credessimo. L’evoluzione non ha aspettato le condizioni ideali; ha creato strutture complesse in un mondo che per noi sarebbe stato letale.

In sintesi, i nostri antenati microscopici stavano già costruendo il futuro in un mare anossico, un miliardo di anni prima che l’atmosfera diventasse respirabile. Un bel colpo all’orgoglio dell’ossigeno.

Domande e risposte

Perché questa scoperta cambia i libri di storia naturale?

Cambia tutto perché sposta l’orologio dell’evoluzione indietro di un intero miliardo di anni. Fino a oggi, si pensava che la complessità cellulare (il nucleo, le strutture interne) fosse una risposta diretta alla disponibilità di energia fornita dai mitocondri e dall’ossigeno. Scoprire che queste strutture esistevano già in un mondo privo di ossigeno suggerisce che la vita tende alla complessità molto più precocemente e in condizioni molto più difficili di quanto ipotizzato. Riscrive la sequenza degli eventi: prima la struttura, poi l’energia.

Che cos’è esattamente l’Orologio Molecolare usato nello studio?

È una tecnica che permette di datare le divergenze evolutive analizzando il DNA o le proteine. Poiché le mutazioni genetiche tendono ad accumularsi a un tasso relativamente costante nel tempo, confrontando le sequenze genetiche di specie diverse (ad esempio, uomo e lievito) e calibrando i dati con fossili noti, gli scienziati possono calcolare quando due specie si sono separate da un antenato comune.1 In questo studio, la tecnica è stata “estesa” analizzando centinaia di famiglie genetiche contemporaneamente per ottenere una precisione senza precedenti.

Significa che la vita non ha bisogno di ossigeno?

Non esattamente. Significa che l’ossigeno non era necessario per l’innesco iniziale della complessità cellulare. Gli organismi complessi odierni dipendono quasi tutti dall’ossigeno, ma i loro primissimi antenati hanno iniziato a sviluppare caratteristiche distintive (come il nucleo) in oceani anossici. L’ossigeno e i mitocondri sono diventati cruciali in una seconda fase, fornendo il “turbo” energetico necessario per sostenere organismi più grandi e diversificati. La fase “architettonica” della cellula, però, è avvenuta in apnea.

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