Uno dei processi più conosciuti in biologia è la divisione cellulare, la mitosi: il DNA viene duplicato, si compatta nei cromosomi, ed infine la cellula si separa fisicamente in due, con i microtubuli che tirano esattamente metà DNA da una parte e metà dall’altra. In questo modo, le due cellule figlie avranno entrambe la stessa quantità di DNA.
Certe cellule, per esempio neuroni e muscoli, una volta cresciute (in gergo tecnico si dice differenziate), non sono più capaci di fare la mitosi.
Ormai conosciamo tutto della divisione cellular…
…eeee… Gli Scienziatimatti di oggi hanno studiato le cellule dello strato esterno della pelle di un embrione di pesce (cellule superficiali epiteliali di zebrafish) utilizzando un “codice a barre” colorato chiamato Brainbow. Inserito il codice, ogni cellula si colora di un colore diverso. Dopo la divisione cellulare, le cellule figlie avranno lo stesso colore della cellula madre. Con Brainbow, i ricercatori hanno visto che col tempo, sulla pelle del pesce si formavano gruppi di cellule dello stesso colore.
(A) L’intero zebrafish (il pesce) dopo che le cellule sono state marcate con il codice di colori Brainbow. Per avere un’idea delle dimensioni del pesce, la linea bianca in basso a destra è lunga 100 µm. (B) Guardando più da vicino le cellule della pelle del pesce, nell’immagine di sinistra (8 giorni dopo la fertilizzazione, in inglese days post fertilization – d.p.f.) è difficile trovare due cellule dello stesso colore accanto. L’immagine di destra è stata presa due giorni dopo (10 giorni post fertilizzazione) e adesso si vedono un sacco di cellule dello stesso colore una accanto all’altra (immagine riadattata da Chan et al. 2022).
Qualcosa non quadrava: queste cellule non dovevano più fare mitosi perché arrivate al loro stadio di vita finale, erano differenziate. E di certo non si dividevano per meiosi che è tipica solo ed esclusivamente delle cellule sessuali (spermatozoi e ovociti).
Eppure, al microscopio si vedevano chiaramente delle divisioni cellulari. Non solo: nelle cellule in divisione non c’era traccia del processo di copia del DNA!
Divisione cellulare osservata al microscopio (da Chan et al. 2022).
I ricercatori hanno colorato i contorni delle cellule ed il DNA. Il DNA è stato colorato con il DAPI e corrisponde a tutti i tondini bianchi che vediamo. Più DNA c’è, più intenso è il bianco e a destra vediamo un grafico dove la quantità di DNA per ogni cellula è stata misurata. Nel caso in cui le cellule si siano divise generando 2 cellule (blu), c’è un po’ meno DNA. Se le cellule si sono divise due volte dando quindi origine a 4 cellule (rosso), c’è ancora meno DNA! (Immagine riadattata da Chan et al. 2022).
Gli Scienziatimatti si erano imbattuti in cellule sovversive che osavano sfidare le leggi biologiche scritte nei libri di testo moltiplicandosi in un modo nuovo!!
Ma c’era proprio bisogno di un altro tipo di divisione?
I ricercatori hanno visto che l’embrione di pesce continuava a crescere anche quando le cellule della pelle che lo contenevano erano ormai completamente differenziate. L’effetto rischiava di essere lo stesso di un palloncino che si gonfia troppo: una lacerazione!
Avere uno strato di cellule che ci separa dall’ambiente esterno è vitale. Se questa protezione venisse a mancare, tutto il nutrimento si diffonderebbe nell’ambiente e le cellule che ci compongono si disintegrerebbero.
Le cellule della pelle hanno ben chiaro quale sia la loro funzione principale, perciò rinunciano alla qualità ed attivano un meccanismo di emergenza, una divisione “imperfetta”.
Aumentando il numero di cellule, la pelle si allunga e si evita lo strappo. Le cellule figlie però, avendo ereditato solo qualche pezzetto di DNA, non sopravviveranno a lungo e dovranno essere rimpiazzate nel pesce adulto. La divisione cellulare atipica è dunque una risposta provvisoria ad uno stiramento eccessivo delle cellule della pelle.
Una serie di difetti osservati nelle SEC (le cellule di pelle dell’embrione di pesce) e confrontati con un altro tipo di cellule (le BEC) che invece si dividono normalmente (immagine riadattata da Chan et al. 2022).
Un DNA incompleto era considerato fino a ieri qualcosa da evitare ad ogni costo, pena la trasformazione in cellule tumorali. Infatti le cellule sane hanno dei meccanismi per evitare di fare divisioni cellulari sbagliate.
Possibile che i meccanismi di controllo della divisione cellulare vengano spenti in certe condizioni? E se la fissione cellulare asintetica (così è stato battezzato il nuovo processo) accadesse anche nell’uomo, magari proprio nei tumori?
Ringraziamo la curiosità degli Scienziatimatti che ha reso possibile una scoperta laddove credevamo di sapere già tutto!
Qui il link alla ricerca originale: https://doi.org/10.1038/s41586-022-04641-0
Curiosità: divisione e moltiplicazione per le cellule sono la stessa cosa 🙂
Scienziati Matti 