La divisione cellulare è essenziale per la vita. Permette la crescita, la riproduzione e la sopravvivenza di tutti gli organismi, dai batteri unicellulari ai complessi animali multicellulari. Sebbene animali e funghi condividano un antenato eucariotico comune, i loro meccanismi di divisione cellulare, in particolare la mitosi, si sono evoluti in modi nettamente diversi, sollevando intriganti domande sull’evoluzione.
Gli animali sono generalmente sottoposti a mitosi aperta, in cui l’involucro nucleare viene smontato durante la divisione cellulare, mentre i funghi sono sottoposti a mitosi chiusa, in cui l’involucro nucleare rimane intatto. Le ragioni dell’evoluzione di queste strategie divergenti rimangono in gran parte inesplorate, il che rende quest’area di ricerca interessante per gli scienziati che cercano di comprendere i principi biologici sottostanti.
In un recente studio, il gruppo di Omaya Dudin dell’EPFL e quello di Gautam Dey e Yannick Schwab dell’EMBL di Heidelberg hanno analizzato questo fenomeno nelle Ichtyospores, un gruppo di protisti marini strettamente imparentati con animali e funghi. Un protista è un organismo eucariotico che non è né un animale, né una pianta terrestre, né un fungo. Omaya Dudin è un esperto dei cicli vitali delle Ichtyospores. La ricerca di Gautam Dey si concentra sulle origini evolutive dell’organizzazione nucleare e della divisione cellulare.
Gli scienziati si sono concentrati su due specie di Ichtyospora: Sphaeroforma arctica e Chromosphaera perkinsii. La ricerca ha combinato la genomica comparativa e tecniche di imaging avanzate, come la microscopia a espansione e la microscopia elettronica volumetrica, per esaminare come i cicli vitali di queste specie influenzino i loro modelli di divisione cellulare. È stato riscontrato che S. arctica subisce una mitosi chiusa, simile a quella dei funghi, mentre C. perkinsii subisce una mitosi aperta, come le cellule animali.
"Studiando la diversità degli organismi e ricostruendo la loro evoluzione, possiamo chiederci se esistono regole universali all’origine del funzionamento di questi processi biologici fondamentali", afferma Gautam Dey.
Lo studio ha rivelato un chiaro legame tra gli stadi del ciclo vitale delle Ichtyospores e le loro strategie mitotiche. Le specie con stadi multinucleati, in cui le cellule hanno più nuclei, tendono a subire una mitosi chiusa. Al contrario, le specie con stadi prevalentemente mononucleati, cioè con un solo nucleo per cellula, utilizzano una mitosi aperta. Questa correlazione suggerisce che il percorso evolutivo della divisione cellulare negli animali e nei funghi può essere stato influenzato dalle esigenze dei rispettivi cicli vitali.
Lo sviluppo delle Ichtyospores è notevolmente diversificato", spiega Omaya Dudin. Da un lato, diverse specie mostrano modelli di sviluppo simili a quelli dei primi embrioni di insetto, con stadi multinucleati e cellularizzazione sincronizzata. Dall’altro lato, C. perkinsii subisce una divisione a scissione e la rottura della simmetria e forma colonie multicellulari con tipi di cellule distinte, simili alla "visione canonica" dei primi embrioni animali. Questa diversità non solo ci aiuta a comprendere le origini degli animali, ma offre anche un’affascinante opportunità per l’embriologia comparata al di fuori degli animali, il che è, di per sé, molto eccitante".
I risultati suggeriscono che la modalità di divisione delle cellule animali potrebbe essersi evoluta molto prima della comparsa degli animali stessi. Inoltre, la modalità di mitosi sembra essere strettamente legata al ciclo vitale dell’organismo, aprendo nuove prospettive sull’evoluzione dei meccanismi di divisione cellulare negli eucarioti.
