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LA STAMPA
MERCOLEDÌ 17 FEBBRAIO 2010
TuttoScienze 25
La lumaca che “mangia” il Sole
Biologia. Elysia è il primo organismo metà animale e metà pianta: così ha imparato ad attivare la fotosintesi
“Sequestrando” alcuni geni a un’alga della quale si nutre, sa convertire l’energia luminosa in energia chimica
SARA BOVIO
dell'alga e, infatti, dal confronto tra i due genomi gli
scienziati hanno individuato
sequenze identiche per quattro enzimi espressi durante
la fotosintesi.
Ma come sono riusciti i geni dell'alga a inserirsi nel genoma dell'animale? «Sappiamo spiega Nicholas Curtis, uno degli autori dello studio - che all'
interno delle lumache vivono
dei retrovirus endogeni, che in
teoria possono fare da vettore
per “spostare” il materiale genetico. Tuttavia in questo mollusco stiamo individuando un
numero elevato di geni di origine algale tanto che risulta
plausibile che il trasferimento
abbia coinvolto pezzi di interi
cromosomi. Può quindi esistere - prosegue Curtis - un meccanismo di fagocitosi simile a
quello che permette alla lumaca di inglobare i cloroplasti,
anche se in questo caso sono
incorporate lunghe sequenze
di Dna algale che poi si fondono con il nucleo delle cellule
della lumaca. Si tratta, però,
ancora di ipotesi su cui dobbiamo ancora lavorare».
Quello che è certo, invece, è
che i geni dell'alga sono stati
trasferiti in senso orizzontale
secondo un processo noto con
la sigla HGT (Horizontal Gene
Transfer). «Normalmente spiega il ricercatore - i geni
vengono trasferiti in senso verticale, cioè dai genitori ai figli
attraverso la linea germinale.
In questo caso il trasferimento
dei geni, invece, è avvenuto in
senso orizzontale tra due organismi eucarioti multicellulari,
che non solo non sono parenti,
ma appartengono a due regni
diversi». Secondo Curtis,
«questo risulta essere l'unico
caso documentato di trasferimento orizzontale naturale di
geni tra due organismi multicellulari, in quanto l'HTG è comune solo tra organismi unicellulari più semplici come i
batteri o i virus o tra i batteri e
alcuni eucarioti. Una volta che
avremo individuato come av-
viene in modo naturale questo
tipo di passaggio di geni tra organismi che sono eucarioti
multicellulari come noi, potremo provare a utilizzarlo negli
esperimenti di ingegneria genetica per sviluppare nuove terapie geniche sull'uomo».
Questo meccanismo di trasferimento genico ha profonde implicazioni sui tempi dell'
evoluzione della specie. «Nei
meccanismi classici di evoluzione - chiarisce Curtis - i nuovi caratteri vengono acquisiti
dopo milioni di anni. In questo
caso, invece, appena l'animale
conquista i geni per la fotosintesi diventa improvvisamente
meno dipendente dal cibo e
questo rappresenta per la lumaca un grande vantaggio
nella competizione con i suoi
simili. Affinché questa trasformazione risulti utile a tut-
Il fungo batterà la malaria?
smodi attendono nel sangue di
essere risucchiati da un'altra
zanzara, in cui avverrà lo sviluppo di una nuova generazione infestante, pronta a colonizzare un altro essere umano.
I primi test con la Beauveria bassiana hanno dimostrato
l'alto grado di infettività delle
sue spore vaporizzate negli
ambienti dove spadroneggiano le zanzare Anopheles con il
loro carico letale di plasmodi.
Lo sviluppo delle spore del fungo provoca la distruzione degli
organi interni della zanzara e
la morte in meno di due settimane, prima cioè che il protozoo parassita abbia completato lo sviluppo necessario a ripresentarsi nelle ghiandole salivari della zanzara per infettare un altro individuo. Gli esperimenti hanno dimostrato una
massiccia diminuzione di nuovi casi, dove si sono impiegati
spray che nebulizzano le spore
o sostanze impregnate con
queste. Ancora da risolvere,
però, è la necessità di ripetere
ogni settimana l'irrorazione di
stanze e muri, modalità tutt’altro che semplice in Africa e
nel Sud-Est asiatico. Ma i primi passi sono stati mossi e
molti sperano che il film horror abbia un lieto fine.
Rappresenta la perfetta fusione tra regno animale e vegetale: è una lumaca fotosintetica di nome Elysia.
È verde e somiglia ad una
foglia, ma è un mollusco di
mare con la capacità unica di
sintetizzare la clorofilla e di
convertire, come fanno le
piante, l'energia luminosa in
energia chimica attraverso
la fotosintesi. La scoperta è
di un gruppo di ricercatori
dell'Università della Florida
del Sud guidati da Sidney
Pierce, che studia la specie
Elysia chlorotica da oltre un
ventennio. Nel recente studio, pubblicato sulla rivista
«Symbiosis», i ricercatori
hanno dimostrato per la prima volta che un animale può
sintetizzare la clorofilla a e
Scoperta di un team
dell’università
della Florida dopo
20 anni di ricerche
hanno scoperto che questa
lumaca ci riesce «sequestrando» i cloroplasti e alcuni geni all'alga Vaucheria litorea di cui si nutre. Con la
produzione del pigmento la
lumaca ottiene due vantaggi: il colore verde che le permette di camuffarsi meglio
dai predatori e la possibilità
di sopravvivere anche se il
cibo scarseggia, attivando
la fotosintesi.
Elysia appartiene all’ordine dei molluschi sacoglossi,
chiamati anche lumache di
mare succhialinfa, dato che
si nutrono perforando le cellule delle alghe e succhiandone i liquidi interni. «In
questi liquidi - spiega Pierce
- sono immersi i cloroplasti,
gli organuli sede delle reazioni fotosintetiche, che durante il passaggio nel tratto
digerente della lumaca vengono inglobati per fagocitosi all'interno delle cellule del
sistema digerente». Al contrario degli altri sacoglossi
che sopravvivono solo per
pochi mesi senza cibarsi,
Elysia può continuare a vivere fino a un anno, portando
a termine il suo ciclo vitale. I
suoi cloroplasti, infatti, grazie al continuo afflusso di
nuova clorofilla, continuano
a funzionare perfettamente,
rifornendola dell'energia necessaria. «Per verificare continua Pierce - che il mollusco non utilizzasse semplicemente una riserva della
clorofilla prodotta dall'alga,
abbiamo tenuto le lumache
separate dalle alghe e fornito loro aminoacidi marcati
con carbonio radioattivo.
Dopo l'esposizione alla luce
è iniziata la produzione di
nuova clorofilla marcata radioattivamente».
I ricercatori hanno pensato di indagare anche nel genoma della lumaca, dato che
i cloroplasti delle cellule vegetali contengono solo una
modesta quantità di Dna,
tanto che molti composti che
entrano in gioco nella fotosintesi sono codificati e prodotti
dal Dna principale della cellula vegetale e, poi, migrano
nei cloroplasti. Elysia doveva
quindi possedere già incorporati nel proprio Dna i geni
La Beauveria
uccide l’Anopheles
prima che possa
infettare le vittime
CLAUDIA BORDESE
La prima impressione è quella
di organismi innocui. I funghi,
grovigli filamentosi che si
estendono nel terreno, di solito tendono a non apparire, se
si escludono quelli macroscopici che stimolano alternativamente appetito e timore.
Invisibile metropolitana
della materia, i funghi sono un
anello fondamentale delle reti
ecologiche, poiché rimettono
in circolo i nutrienti, decomponendo i resti di piante e animali nel terreno. Grazie a loro si
perpetua il ciclo della materia,
che viene rimessa a disposizione degli organismi produttori,
le piante. Apparentemente
inoffensivi, in alcuni casi i fun-
ghi rivelano qualità che non sfigurerebbero nella sceneggiatura di un film dell'orrore. E' il
caso degli inconsueti funghi
predatori, in grado di catturare le loro prede, in genere vermi, con cappi strozzanti e trappole adesive. Ma non solo.
Il protagonista è la Beauveria bassiana. Il nome lo deve
ad Agostino Bassi, il naturalista che nell’800 lo identificò
come causa del «mal del calcino» che sterminava i bachi da
seta, rischiando di mettere in
ginocchio la manifattura serica italiana. Le spore di questo
fungo, germinando a contatto
dell'insetto, ne penetrano il
corpo, invadendolo con lunghi
filamenti, le ife, che, privando
il malcapitato di acqua e nutrienti, in pochi giorni ne provocano la morte. Quando poi il
corpo dell'insetto non è che un
contenitore inanimato, il fungo emerge ricoprendolo con
un feltro biancastro da cui vengono generate nuove spore,
pronte a penetrare in altri insetti da portare alla morte.
Non sono solo i bachi da seta a subire l'attacco mortale
della Beauveria bassiana, ma
diversi altri insetti e acari,
molti dei quali veri flagelli del
legname e delle colture. La conoscenza del suo ciclo vitale si
è così trasformata in un'arma
potente per sconfiggere artro-
Chi è
Claudia Bordese
Biologa
RUOLO: E’ BIOLOGA E DIVULGATRICE
SCIENTIFICA
IL LIBRO: «VIVERE A SPESE DEGLI ALTRI.
ELOGIO DEL PARASSITISMO»
BLU EDIZIONI
IL SITO: WWW.NCIPM.ORG.IN/
BEAUVERIA%20BASSIANA.HTM
podi nocivi senza dover adoperare pesticidi chimici, ma ricorrendo unicamente allo
spargimento delle sue spore,
confermando così il valore della lotta biologica per un'agricoltura sostenibile. E’ da sottolineare, ovviamente, la non tossicità di questo fungo per l'uo-
mo e gli animali domestici e
d'allevamento.
Nuove scoperte hanno poi
dimostrato l'utilità di questo
fungo anche nella lotta a una
delle più devastanti piaghe del
pianeta, la malaria. Questa parassitosi è una spada di Damocle per metà della popolazione
mondiale, essendo endemica
in oltre 100 Paesi. Circa mezzo
miliardo di persone la contraggono annualmente, mentre i
morti in 12 mesi sono quasi
due milioni, l'85% bambini sotto i cinque anni. La malaria com’è noto - è causata da un
protozoo del genere Plasmodium, trasmesso all'uomo dalle zanzare femmine del genere
Anopheles. Il protozoo parassita penetra nel sangue di un individuo sano con la puntura di
una zanzara infetta: si moltiplica prima nel fegato e poi nei
globuli rossi ed è la loro rottura, con la conseguente liberazione di prodotti tossici, che
causa le tipiche febbri malariche intermittenti. Dopo diversi cicli di riproduzione, i pla-
Il verde conferisce due
vantaggi: è una difesa
dai predatori e un’arma
per conquistare cibo
ta la specie, i geni devono però integrarsi nella linea germinale in modo che i figli abbiano gli stessi vantaggi dei
genitori e ciò si è dimostrato
vero nel caso di Elysia».
Osservando le nuove generazioni, gli scienziati hanno
scoperto che le lumache nascono prive dei cloroplasti,
ma già provviste dei geni utili
per la fotosintesi che, evidentemente, sono ereditati dai genitori. Se esistessero altri
esempi di trasferimento orizzontale di geni tra le specie, la
storia filogenetica della vita
non sarebbe più rappresentata dal classico albero con biforcazioni che sono il risultato
di un trasferimento genetico
verticale dai genitori ai figli,
ma da un vero e proprio mosaico, dove le specie ereditano
orizzontalmente tasselli genetici già sperimentati con successo da altre specie.