In questi giorni di caldo estremo ed incendi sparsi in mezza Europa abbiamo tutti pensato almeno una volta di trasferirci al fresco.
Le migrazioni climatiche sono una strategia ampiamente diffusa per combattere il calore. Ma ci si può adattare a climi più caldi anche grazie all’evoluzione e gli Scienziatimatti di oggi hanno investigato questa possibilità.
L’evoluzione funziona grazie alle mutazioni che ad ogni generazione accumuliamo (casualmente?) nel nostro DNA. Alcune mutazioni producono un cambiamento, anche solo minimo, da qualche parte nel nostro corpo. In una popolazione ci saranno perciò tanti organismi, ognuno con qualche piccolissima, impercettibile unicità. Di tutti questi organismi, coloro che casualmente si ritrovano ad essere più adatti all’ambiente in cui vivono sopravviveranno e trasmetteranno il loro DNA alle generazioni successive. In altre parole, l’ambiente seleziona gli organismi più adatti.
Affinché si accumulino abbastanza mutazioni da far cambiare visibilmente una specie servono però molte generazioni. Se consideriamo che per l’uomo una generazione equivale a 25 anni, lo studio dell’evoluzione diventa un po’ troppo lungo.
Gli Scienziatimatti hanno dunque deciso di osservare l’evoluzione nei batteri, per i quali una generazione può durare appena 20 minuti!
È stato così scelto lo sconosciuto batterio Pseudoalteromonas haloplanktis. Questo batterio vive al Polo Sud (che invidia!) ed è perfettamente a suo agio nel freddo. Ma, più il termometro sale, peggio è: a 20°C si sente già male ed a 29°C muore.
Gli Scienziatimatti si sono chiesti se fosse possibile forzare l’evoluzione di P. haloplanktis per creare un P. haloplanktis 2.0 resistente al calore.
Schema dell’esperimento pianificato dai ricercatori: il batterio P. haloplanktis è stato recuperato dall’Antartide ed è stato acclimatato a 15°C. Poi varie popolazioni di controllo sono state tenute al freddo (15°C), mentre altre sono state sottoposte a temperature via via sempre più alte (immagine riadattata da Toll-Riena et al. 2022).
Hanno così cominciato a far crescere i batteri in laboratorio aumentando gradualmente le temperature ad ogni generazione. P. haloplanktis 2.0 è comparso dopo circa 70 generazioni ed ha dimostrato di poter sopravvivere fino a 32°C.
Rispetto al limite naturale di 29°C lo scarto è comunque piccolo, ma i ricercatori non sono riusciti a far evolvere il batterio oltre questa soglia invalicabile dei 32°C neanche dopo 900 generazioni, segno che forse c’è un limite anche all’adattamento.
Ogni linea sul grafico rappresenta la curva di crescita di popolazione di batteri. Vediamo che i batteri cominciano a diminuire di numero con l’aumentare della temperatura. Ad un certo punto (indicato dalla freccia blu) le popolazioni ricominciano a crescere, segno che il batterio 2.0 era diventato dominante (immagine riadattata da Toll-Riena et al. 2022).
I motivi per cui gli organismi muoiono a temperature estreme sono essenzialmente due:
1 – le membrane lipidiche che separano le nostre cellule dall’ambiente esterno si sciolgono e si danneggiano;
2 – le proteine, i mattoncini che compongono le nostre cellule, si squagliano (in gergo tecnico: si denaturano) e vengono eliminate dal proteasoma, lo spazzino delle cellule.
Era quindi logico aspettarsi che l’ambiente selezionasse un cambiamento in almeno uno di questi due ambiti. Ed infatti, confrontando i batteri evoluti con i loro “avi”, gli Scienziatimatti si sono accorti che il 90% dei batteri 2.0 aveva mutazioni in una proteina di nome Lon, proteina la cui funzione è proprio quella di eliminare le proteine “squagliate” (denaturate).
(A) La struttura 3D della proteina Lon con la parte mutata colorata. Guardando dove era localizzata la mutazione, i ricercatori esperti in questo campo hanno ipotizzato che la proteina mutata funzionasse meno bene della proteina wild type (normale). (B) I ricercatori hanno inserito la proteina Lon normale o mutata in batteri che naturalmente non ce l’hanno (Escherichia coli). E. coli cresce normalmente a 37°C e comincia a stare male e morire a 40°C. Incredibilmente, i batteri in cui era stata inserita la proteina Lon mutata (rossi sul grafico) crescevano bene anche a 40°C! (Immagine riadattata da Toll-Riena et al. 2022).
I ricercatori hanno visto che Lon mutata funziona un pochino meno, il ché permette ai batteri di non disfarsi delle proteine al primo accenno di caldo, ma di resistere un po’ più a lungo anche se con proteine sciolte a metà e quindi meno performanti.
Grazie agli Scienziatimatti che studiano la flessibilità, capacità di cui c’è sempre più bisogno!
Qui il link alla ricerca originale: 10.1126/sciadv.abk3511
L’immagine di copertina viene da qui: https://it.wikipedia.org/wiki/Concordia_(Antartide)
Scienziati Matti 
Io evidentemente devo avere seguito una linea evolutiva diversa: in questi giorni di tiepidino sto finalmente trovando un po’ di tregua dopo dieci mesi di sofferenza atroce per il freddo (vivo a circa un terzo dell’Italia da nord a sud, calcolando dal Tarvisio a Capo Passero, sul mare, a 5 m. di altitudine), ma dato che c’è spesso il vento, che mi fa stare malissimo, è in realtà una tregua solo a metà, e sto già guardando con orrore e terrore a quando, fra poche settimane, finirà del tutto. In casa quando la temperatura scende sotto i 23°-24°, coperta di lana dalla testa ai piedi, sono costretta ad accendere il riscaldamento altrimenti proprio non ce la faccio. E quando vado al supermercato in estate devo portarmi dietro una camicia con le maniche lunghe altrimenti non riesco quasi a muovermi dal freddo.
Non è che potresti regalarmi un po’ di quella roba che avete dato ai batteri che provo a iniettarmela per vedere se succede qualcosa?
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“Tiepidino”? Sei l’unica che sopravviverà ai prossimi anni di caldo, insieme ai batteri 2.0 🙂
Ai batteri comunque non è stato dato niente. Sono loro che, forti di miliardi di anni di evoluzione, sono capaci di addattarsi velocemente ai cambiamenti. E mi immagino che dall’alto della loro saggezza evolutiva ci sbeffeggino: ” questi giovani organismi di oggi! Quando eravamo giovani noi non c’erano tutte le comodità odiere tipo lo strato di ozono, l’ossigeno nell’aria, … eppure noi non ci lamentavamo mica!” 😉
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Sopravvivrei se fosse vero che stiamo andando verso un riscaldamento, ma le opinioni sono tutt’altro che univoche, oltre al fatto che comunque faccio fatica a sopravvivere ai 10 mesi di freddo.
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Che le temperature medie stiano aumentando non lo mette in dubbio neanche Zichichi (per dire di qualcuno che nonostante un passato autorevole, oggi ha delle idee “particolari”). Ad essere messo in dubbio da qualcuno (comunque pochi) non è il fenomeno del surriscaldamento, ma una eventuale origine antropica di tale fenomeno
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Grazie Scienziati Matti 🙂
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