I ricercatori hanno scoperto un meccanismo che guida l’evoluzione della vita multicellulare. Hanno identificato il modo in cui il ripiegamento proteico alterato guida l’evoluzione multicellulare.
In un nuovo studio condotto da ricercatori dell’Università di Helsinki e del Georgia Institute of Technology, gli scienziati si sono rivolti a uno strumento chiamato evoluzione sperimentale. Nel Multicellularity Long Term Evolution Experiment (MuLTEE), in corso, i lieviti di laboratorio stanno sviluppando nuove funzioni multicellulari, consentendo ai ricercatori di studiare come si formano.
Lo studio punta i riflettori sulla regolazione delle proteine per comprendere l’evoluzione.
“Dimostrando l’effetto dei cambiamenti a livello proteico nel facilitare il cambiamento evolutivo, questo lavoro evidenzia perché la conoscenza del codice genetico in sé non fornisce una comprensione completa di come gli organismi acquisiscono comportamenti adattivi. Per raggiungere tale comprensione è necessario mappare l’intero flusso di informazioni genetiche , estendendosi fino agli stati utilizzabili delle proteine che in ultima analisi controllano il comportamento delle cellule”, afferma il professore associato Juha Saarikangas dell’Istituto di scienze della vita HiLIFE di Helsinki e della Facoltà di scienze biologiche e ambientali, Università di Helsinki.
Il lievito di fiocchi di neve sviluppa corpi robusti in 3.000 generazioni modificando la forma cellulare
Tra le innovazioni multicellulari più importanti c’è l’origine di corpi robusti: in oltre 3.000 generazioni, questi “lieviti di fiocchi di neve” sono partiti più deboli della gelatina ma si sono evoluti fino a diventare forti e resistenti come il legno.
I ricercatori hanno identificato un meccanismo non genetico alla base di questo nuovo tratto multicellulare, che agisce a livello del ripiegamento delle proteine. Gli autori hanno scoperto che l’espressione della proteina chaperone Hsp90, che aiuta altre proteine ad acquisire la loro forma funzionale, veniva gradualmente ridotta man mano che il lievito del fiocco di neve sviluppava corpi più grandi e resistenti. Si scopre che Hsp90 ha agito come una manopola di regolazione di fondamentale importanza, destabilizzando una molecola centrale che regola la progressione del ciclo cellulare, provocando l’allungamento delle cellule. Questa forma allungata, a sua volta, consente alle cellule di avvolgersi l’una attorno all’altra, formando gruppi multicellulari più grandi e meccanicamente più resistenti.
“È noto da tempo che l’Hsp90 stabilizza le proteine e le aiuta a ripiegarsi correttamente”, spiega l’autore principale Kristopher Montrose, dell’Istituto di scienze della vita di Helsinki, in Finlandia. “Quello che abbiamo scoperto è che lievi alterazioni nel modo in cui opera Hsp90 possono avere effetti profondi non solo sulle singole cellule, ma sulla natura stessa degli organismi multicellulari”.
Percorso verso l’evoluzione adattiva attraverso l’alterazione della forma delle proteine
Da una prospettiva evolutiva, questo lavoro evidenzia il potere dei meccanismi non genetici nel rapido cambiamento evolutivo.
“Tendiamo a concentrarci sul cambiamento genetico e siamo rimasti piuttosto sorpresi nel trovare cambiamenti così grandi nel comportamento delle proteine chaperone. Ciò sottolinea quanto creativa e imprevedibile possa essere l’evoluzione quando si trovano soluzioni a nuovi problemi, come costruire un corpo resistente”, afferma il Professore. Will Ratcliff del Georgia Institute of Technology, USA.
Questo studio è stato finanziato da un assegno di ricerca del Human Frontier Science Program.
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