Storia di un’ameba sociale

Visto che è stato tirato in ballo questo argomento nei commenti al post sull’apoptosi di Manuel, eccovi qua l’affascinantissima storia di un’ameba sociale!

Penso che nell’immaginario comune le amebe siano viste come una sorta di blob che si sposta strisciando e che può causare dissenterie… in realtà, esistono migliaia di amebe molto diverse tra loro e la maggior parte non causa nessun tipo di malattia all’uomo. E quella che vi sto presentare è molto speciale!

Dictyostelium discoideum, per gli amici Dicty, è un’ameba che si trova normalmente nel terriccio e che si nutre di batteri. In condizioni normali la sua vita è alquanto noiosa: va a caccia di cibo, mangia e si riproduce per via asessuale. Quando però si riproduce troppo in fretta, i batteri di cui si nutre non sono più sufficienti a sfamare tutte le amebe e queste entrano in stato di “carestia” (in inglese “starving”). A questo punto cominciano a produrre AMP ciclico, una molecola che si comporta da messaggero, che viene recepito dalle altre amebe, le quali lo producono a loro volta provocando un fenomeno di amplificazione del segnale. L’AMP ciclico le porta ad aggregarsi tutte in un unico punto e, una volta aggregate, formano una struttura detta “lumaca”. Attraverso un’altra sequenza di segnali chimici si organizzano a costituire un corpo fruttifero, ovvero una struttura in cui circa il 20% delle amebe  che costituivano la lumaca formeranno il “gambo” , mentre il restante 80% sporifica e andrà a costituire il “fiore”. Le amebe che costituiscono il gambo muoiono mentre quelle che si trovano nel fiore rilasciano le loro spore che andranno a cadere in luoghi distanti (a un’ameba bastano 10 cm più in là) dove ci sarà abbondanza di batteri di cui nutrirsi. Lo scopo del corpo fruttifero è proprio quello di sollevare le spore dal suolo per permettere loro di disperdersi meglio.

Quest’ameba è semplicemente spettacolare per chi si occupa di evoluzione! Innanzitutto, incontriamo una forma di comunicazione tra organismi che collaborano e cooperano tra loro; in secondo luogo, quando si aggregano, costituiscono un primitivo organismo pluricellulare, in quanto si comportano come se fossero un tutt’uno e ogni cellula ha un ruolo predefinito. Addirittura, in termini poco scientifici, si può dire che le cellule del gambo si sacrificano per la sopravvivenza della specie. Inoltre, per ricollegarmi al post di Manuel, abbiamo una forma di apoptosi in organismi unicellulari, che si osserva appunto nelle cellule del gambo.

Ma la parte migliore arriva adesso: tra queste amebe possono nascondersi dei chaeters! I cheaters (in italiano si potrebbe tradurre con “bari”) sono degli individui mutanti che non entrano mai a fare parte del gambo, ma formano sempre le spore. Di nuovo parlando in termini poco scientifici, li potremmo definire organismi egoisti. Questi individui hanno subito delle mutazioni per cui riescono a eludere i segnali che li porterebbero a costituire il gambo: il loro programma genetico permette loro solo di sporificare e formare il fiore.

La domanda che ha tormentato gli evoluzionisti quando hanno scoperto questo fenomeno è questa: dal momento che il genotipo cheater riesce sempre a riprodursi dovrebbe essere avvantaggiato rispetto al genotipo normale, quindi perchè non prende il sopravvento e non porta l’altro genotipo all’estinzione? In realtà, il genotipo cheater è avvantaggiato fintanto che ci sono altri individui che costituiscono il gambo, per cui se il genotipo cheater prendesse il sopravvento porterebbe l’intera specie all’estinzione. Infatti, se avessimo una popolazione di soli cheaters, nessun individuo sarebbe in grado di formare il gambo e, in caso di carestia, sarebbero destinati a morire tutti. Quindi i cheaters possono sopravvivere solo se coesistono con il genotipo normale.

Il fatto di dover convivere con vicini così scomodi, ha fatto sì che, tra gli individui con genotipo normale, siano stati favoriti mutanti in grado di resistere ai cheaters; a sua volta, questo fenomeno esercita una pressione selettiva sui cheaters tale da favorire solo quei ceppi che riescono a eludere i sistemi di difesa degli organismi con genotipo normale. Quindi le interazioni tra individui chaeters e non cheaters hanno generato una sorta di “corsa alle armi”, in cui entrambe le parti sviluppano sempre nuove strategie per non essere sopraffatti dall’avversario.

La storia che ho raccontato in questo post è un riassunto molto conciso e semplificato di un enorme lavoro molto più approfondito che potete trovare al seguente link:

dictyBase

E, se volete, potete vedere questo video in cui un ricercatore vi racconterà una delle più recenti scoperte sui meccanismi di difesa dai cheaters di Dicty:

cheater resistance is not futile