Batteri antichissimi hanno trasformato un sistema per il DNA in uno “scheletro” cellulare
I cianobatteri, quegli organismi microscopici che miliardi di anni fa hanno riempito l’atmosfera terrestre di ossigeno, continuano a riservare sorprese. Un gruppo di scienziati dell’Institute of Science and Technology Austria ha scoperto qualcosa di davvero notevole: un meccanismo molecolare che in origine serviva a separare il DNA durante la divisione cellulare è stato completamente riadattato dall’evoluzione per svolgere un compito del tutto diverso. Oggi, nei cianobatteri multicellulari, quel sistema funziona come una sorta di impalcatura interna che determina la forma delle cellule. Lo studio, pubblicato sulla rivista Science nell’aprile 2026, apre prospettive affascinanti su come i sistemi proteici possano cambiare ruolo nel corso del tempo, e su come la vita multicellulare si sia sviluppata in questi microrganismi fondamentali per gli equilibri ecologici del pianeta.
Il protagonista della ricerca è Anabaena, un cianobatterio multicellulare studiato da oltre trent’anni nei laboratori di tutto il mondo. Benjamin Springstein, ricercatore post dottorato nel gruppo del professor Martin Loose, si è accorto di qualcosa di strano già durante la pandemia, quando il lavoro in laboratorio era fermo e aveva più tempo per spulciare la letteratura scientifica. In Anabaena e in altri cianobatteri multicellulari, un sistema noto come ParMR, normalmente associato alla segregazione dei plasmidi (piccoli frammenti di DNA accessorio), si trovava invece codificato direttamente nel cromosoma principale. Una posizione anomala, che ha fatto scattare la curiosità.
Quando il DNA non c’entra più nulla
Gli esperimenti condotti dopo il trasferimento di Springstein all’ISTA hanno ribaltato le aspettative. Il componente ParR, che dovrebbe legarsi al DNA, in questo caso si attacca alle membrane lipidiche della cellula. ParM, invece di formare strutture per spostare il materiale genetico, crea reti di filamenti proteici appena sotto la membrana interna. Il risultato è una specie di “corteccia” cellulare, una struttura che ricorda un vero e proprio citoscheletro. Ed è qui che la cosa si fa ancora più interessante: quando i ricercatori hanno ricreato il sistema in provetta, questi filamenti hanno mostrato un comportamento dinamico, crescendo e collassando rapidamente, in modo simile ai microtubuli delle cellule più complesse. Grazie alla microscopia crioelettronica, il team ha anche scoperto che i filamenti di Anabaena sono bipolari, capaci cioè di crescere e accorciarsi da entrambe le estremità.
Senza questo sistema le cellule perdono la loro forma
La prova definitiva è arrivata rimuovendo il sistema dalle cellule vive. Senza di esso, i cianobatteri hanno perso la loro caratteristica forma rettangolare, diventando tondi e gonfi. Un cambiamento che si osserva tipicamente quando vengono disattivati i geni responsabili del mantenimento della struttura cellulare. A quel punto, i ricercatori hanno ribattezzato il sistema CorMR, per riflettere la sua funzione reale.
L’analisi bioinformatica ha ricostruito anche la sequenza di eventi evolutivi che hanno portato a questa trasformazione. Non è successo tutto in un colpo: prima il sistema è migrato da un plasmide al cromosoma, poi i suoi componenti hanno cambiato dimensione e struttura, quindi hanno acquisito la capacità di legarsi alle membrane, e infine sono finiti sotto il controllo di un sistema proteico aggiuntivo. Passo dopo passo, l’evoluzione ha preso un vecchio strumento per gestire il DNA e lo ha convertito in qualcosa di completamente nuovo. Un esempio piuttosto straordinario di quanto la biologia sappia essere creativa, anche dopo miliardi di anni.
