Angelo Messina
Circa tre miliardi di anni fa, molto tempo prima che gli organismi più complessi facessero la loro comparsa, il nostro Pianeta era già popolato da forme di vita molto semplici: i procarioti. la nascita del sesso
Più comunemente conosciuti con il nome di batteri, i procarioti sono organismi di piccolissime dimensioni, 0,2 – 30 millesimi di millimetro, anche se qualcuno di loro, come il gigante della categoria, noto con il nome di perla di zolfo (Thiomargarita magnifica), può misurare fino a 2 centimetri ed essere visibile ad occhio nudo.
Sono proprio i batteri i primi viventi della storia della Terra, antenati di tutte le altre forme di viventi, compresi vegetali e animali.
Molto semplici, ma ben più complessi dei virus, sono costituiti da un’unica cellula primordiale, nella cui matrice interna, non protetto da un involucro nucleare, è custodito il proprio patrimonio ereditario scritto in una sola molecola di DNA.
Anche in questo caso fa eccezione la già menzionata perla di zolfo che, a differenza degli altri batteri che ne sono privi, è provvista di un nucleo delimitato da citomembrane.
Straordinari metabolizzatori, con una varietà di capacità chimiche con cui nessun’altra forma vivente può competere, i batteri costituiscono un universo sterminato di organismi che, con innumerevoli forme, hanno colonizzato e sfruttato tutti gli ambienti possibili, acquatici e terrestri, dagli abissi marini sino alle cime più elevate, dai climi più caldi a quelli più freddi, spingendosi anche in quelli nei quali la vita sarebbe impossibile per qualsiasi altro vivente.
Allorché, tra 1,5 e 1 miliardo di anni fa comparvero le piante e gli animali, molti batteri stabilirono con loro rapporti di tipo commensale, o mutualistico oppure parassitario.
Modellatori del Pianeta Terra la nascita del sesso
A parte una minoranza di specie patogene, molti batteri svolgono un ruolo fondamentale negli ecosistemi; basti pensare che senza i batteri capaci di fissare l’azoto gassoso dell’atmosfera non esisterebbe alcuna delle attuali forme di vita in quanto nessun altro organismo, neanche le piante, è in grado di farlo. La nascita del sesso
Va ancora ricordato come ai primordi della vita sul nostro pianeta, sono stati i batteri capaci di fotosintesi, cianobatteri o alghe azzurre, la forma di vita più diffusa sulla Terra da circa 3 miliardi a circa 1 miliardo di anni fa, che con il loro metabolismo hanno modificato radicalmente l’atmosfera arricchendola di ossigeno gassoso e trasformando l’ambiente globale da anaerobio ad aerobio.
Ciò, da un lato ha avuto come effetto la scomparsa delle forme che non erano in grado di tollerare l’ossigeno gassoso, dall’altro ha reso possibile l’affermazione e l’evoluzione del processo di respirazione cellulare e di conseguenza l’esplosione di organismi più evoluti, uomo compreso.
Va ancora ricordata l’enorme importanza dell’attività dei cosiddetti batteri mineralizzatori, capaci di degradare la materia vivente degli organismi che muoiono riconducendola nuovamente a sostanza inorganica e quindi reimmettendola nuovamente nel ciclo vitale attraverso l’opera degli organismi capaci di fotosintesi (autotrofi).
Di solito lo fanno da soli
A differenza della quasi totalità degli altri viventi, uomo compreso, per i batteri, l’atto riproduttivo è principalmente un fatto personale.
Ciascun batterio lo fa per proprio conto, quindi per via asessuale. In verità, dopo avere raddoppiato il proprio patrimonio ereditario, replicando l’unica molecola di DNA in due molecole uguali, un batterio si divide in due nuovi batteri, ciascuno dei quali contiene copia del DNA del generante.
In questo modo ciascun batterio dà origine a due cloni di sé stesso.
Se non viene disturbato, l’intero atto riproduttivo richiede soltanto circa mezz’ora. A loro volta, ognuno dei due cloni si dividerà in due cloni, e così via.
È questa una modalità di riproduzione molto veloce che permette ad un solo individuo di generare rapidamente una popolazione di cloni che, accrescendosi in maniera esponenziale, può raggiungere la consistenza anche di un miliardo di individui nell’arco di appena dieci ore.
Se non si verificassero errori (mutazioni) nel corso del processo di duplicazione della molecola di DNA che precede la scissione in due di ciascun batterio, la popolazione risulterebbe formata da organismi identici tra loro ed identici anche al progenitore da cui tutti discendono.
Ciò per fortuna non accade in quanto, anche se con una frequenza molto bassa, mediamente di una mutazione ogni 100.000 -1.000.000 repliche (duplicazioni), si verificano errori durante il processo di duplicazione della molecola di DNA (mutazioni geniche).
Tali errori per la maggior parte sono letali ma in alcuni casi danno origine a mutanti che si mantengono nella popolazione rendendola geneticamente diversa; tanto più mutanti si accumulano nel corso delle generazioni tanto più eterogeneo è il ceppo e tanto più elevate sono le probabilità che esso si mantenga nel tempo.
Infatti, al sopraggiungere di avversità ambientali, una popolazione eterogenea ha più probabilità rispetto ad una omogenea composta da individui tutti uguali, che tra gli individui che la compongono ce ne siano alcuni, anche uno solo, in grado di sopravvivere: mentre tutti i batteri sensibili verranno eliminati, sarà proprio questo individuo il nuovo capostipite di una discendenza di individui a loro volta resistenti alle mutate condizioni ambientali.
È questo il meccanismo naturale che sta alla base della resistenza dei batteri agli antibiotici. Infatti, ogni qualvolta utilizziamo un antibiotico, operiamo una selezione eliminando solo i batteri sensibili. Ciò ha il risultato di favorire i batteri capaci di resistere all’azione di un agente antibatterico che ne approfittano per proliferare.
Pare che gli stessi batteri, così come i funghi, siano in grado di fabbricare sostanze per potersi difendere o per attaccare altre forme di vita.
Non ha dimenticato che i primi antibiotici utilizzati in medicina sono stati estratti da funghi e che proprio l’utilizzo di grandi quantità di antibiotici in medicina e veterinaria avvenuto a partire dalla metà degli anni quaranta ha amplificato notevolmente questo fenomeno naturale: infatti, ogni assunzione di antibiotici favorisce lo sviluppo solo di batteri resistenti che diventano dominanti, essendo gli unici in grado di continuare a crescere.
Il fenomeno dell’aumento delle forme antibiotico-resistenti di batteri generatori di malattie è sempre più inquietante e in piena espansione a livello mondiale. Spesso questi batteri sono multi-resistenti, alcuni dei quali riescono a proliferare normalmente anche in presenza di più classi di antibiotico o addirittura a resistere a qualsiasi antibiotico conosciuto.
Per tale motivo, alla lunga le mutazioni rappresentano un prezioso elemento evolutivo, nonché un’assicurazione per il mantenimento nel tempo di questi minuscoli organismi al sopraggiungere di difficoltà ambientali.
È grazie alle mutazioni che il nostro Pianeta nel tempo si è popolato delle forme di vita le più varie e complesse.
Ma vediamo come lo fanno questi organismi.
Farlo da soli non basta: gli inventori del sesso
Ma, nonostante questa loro incredibile capacità e velocità autoriproduttiva, i batteri, come nessun altro organismo, non possono continuare indefinitamente a farlo da soli.
È necessario che anche loro facciano sesso.
Ciò accade allorquando si incontrano batteri appartenenti a ceppi geneticamente diversi, detti batteri (F+), provvisti di una piccola molecola aggiuntiva di DNA circolare (episoma), e batteri (F-) che invece ne sono privi. La nascita del sesso
L’episoma, alla stregua di un cromosoma sessuale, può replicarsi autonomamente nel citoplasma o inserirsi nel cromosoma batterico e replicarsi con esso.
I batteri (F+) sono donatori, e quindi considerati maschi, mentre i batteri (F-) sono accettori e pertanto ritenuti femmine.
Quando si incontrano batteri maschi (F+) e batteri femmine (F-) può accadere che un batterio maschio stabilisce attraverso una struttura cilindrica rigida presente sulla parete cellulare, della pilo sessuale, che utilizzato come un pene stabilisce un ponte citoplasmatico con il batterio femmina (F-) e le trasferisce tratti del proprio DNA.
Concluso quello che a tutti gli effetti è da ritenere un vero e proprio rapporto sessuale, i due batteri si separano e ciascuno ritorna a dare vita con atto solitario a popolazioni ibride di discendenti il cui patrimonio ereditario è il frutto della ricombinazione dei patrimoni ereditari consumata dai due generanti.
I vantaggi del sesso e non solo la nascita del sesso
In questo modo, già da quando erano soli sul Pianeta, i batteri sperimentavano i vantaggi di fare sesso: variabilità genetica assicurata e con essa aumento delle probabilità delle popolazioni di presentare nel proprio interno individui in grado di sopravvivere agli enormi cambiamenti in atto nella Terra primordiale e di trasmettere queste capacità ad una propria discendenza.
Ma, anche se ha rappresentato per i batteri, e per tutti gli altri viventi, l’assicurazione per la loro sopravvivenza nel tempo, la riproduzione sessuale rimane sempre un meccanismo molto costoso dal punto di vista energetico: ricerca del partner e voglia di farlo.
Per questo motivo non solo i batteri, ma anche altre forme di vita primitive, dai virus ai funghi, ricorrono al sesso solo in situazioni di difficoltà ambientali.
Di solito utilizzano prevalentemente strategie riproduttive più immediate ed energeticamente meno dispendiose come quelle asessuali. la nascita del sesso
Alla prossima Pillola di Scienza su SegretoDonna!
