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Due microbi uniti aprono una pista sull’origine della vita complessa
Un gruppo coordinato da ricercatori della UNSW Sydney, della University of Technology Sydney e della University of Melbourne ha descritto un nuovo archeo che vive in stretta associazione con un batterio. Lo studio, pubblicato su Current Biology, presenta questa coppia microbica come un possibile modello delle collaborazioni che potrebbero avere preceduto la comparsa della vita complessa. L’archeo è stato chiamato Nerearchaeum marumarumayae.
Il microrganismo è stato isolato da campioni di stromatoliti e tappeti microbici raccolti a Shark Bay, nell’Australia Occidentale. Queste strutture stratificate, costruite da comunità di microbi, esistevano già miliardi di anni fa e contribuirono al progressivo aumento dell’ossigeno atmosferico. Formazioni analoghe continuano tuttora a svilupparsi in alcuni ambienti costieri, offrendo ai ricercatori ecosistemi nei quali studiare rapporti microbici molto antichi.
Nerearchaeum appartiene agli archei Asgard, un gruppo considerato vicino al ramo evolutivo dal quale emersero gli eucarioti. Una delle principali ipotesi sostiene che le prime cellule eucariotiche siano nate attraverso una relazione sempre più intima tra un archeo e un batterio. Quest’ultimo sarebbe infine diventato il precursore dei mitocondri, gli organelli che producono gran parte dell’energia utilizzata dalle cellule di animali, piante, funghi e protisti.
Le immagini ottenute dal gruppo mostrano il nuovo archeo fisicamente collegato a un batterio mediante sottilissimi nanotubi batterici. Secondo gli autori, si tratta della prima prova visiva diretta di un’interazione di questo tipo tra un archeo Asgard coltivato e un batterio. Le osservazioni non dimostrano però che la coppia riproduca l’esatto processo avvenuto miliardi di anni fa: indicano piuttosto un meccanismo plausibile attraverso cui organismi differenti possono instaurare un rapporto molto stretto.
Coltivare i microrganismi ha richiesto quattro o cinque anni di tentativi, perché gli archei Asgard sono particolarmente difficili da mantenere lontano dal loro ambiente. I ricercatori non sono riusciti a far crescere Nerearchaeum in una coltura pura, un risultato compatibile con una possibile dipendenza da altri organismi. La criotomografia elettronica ha poi permesso di ricostruire in tre dimensioni le connessioni, le strutture tubulari e le catene di vescicole prodotte dall’archeo.
Le analisi suggeriscono inoltre una complementarità metabolica: ciascun microrganismo sembra produrre sostanze utilizzabili dall’altro, tra cui vitamine, nutrienti e idrogeno. Il gruppo ha impiegato anche il deep learning per prevedere la struttura delle proteine dei due microbi e individuare possibili versioni antiche di apparati cellulari diventati successivamente centrali negli eucarioti. Saranno necessari ulteriori esperimenti per chiarire quali molecole attraversino davvero i nanotubi e con quale funzione.
Il nome della nuova specie richiama Nereo, divinità marina greca, e il termine malgana “marumarumayae”, traducibile come “antica casa”. La scelta è avvenuta consultando esperti linguistici, anziani e membri della comunità Malgana, legata da millenni al territorio di Shark Bay. Nel complesso, lo studio offre un raro esempio osservabile di cooperazione fisica e chimica tra microbi, senza trasformarlo in una ricostruzione definitiva dell’origine della vita complessa.
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