Sai quando senti qualcuno iniziare una frase con "Ci sono due tipi di persone ..." e pensi a te stesso "Oh ragazzo, eccolo che arriva". Perché ridurre l'intera umanità a "due tipi di persone" sembra nel migliore dei casi un'attività odiosa.
Ma cosa succederebbe se ti dicessi che ci sono solo due tipi di organismi?
Secondo gli scienziati, il mondo è diviso in due tipi di organismi - procarioti ed eucarioti - che hanno due diversi tipi di cellule . Un organismo può essere costituito da un tipo o dall'altro. Alcuni organismi sono costituiti da una sola cellula misera, ma anche così, quella cellula sarà o procariotica o eucariotica. È solo come stanno le cose.
Organello o non organello?
La differenza tra cellule eucariotiche e procariotiche ha a che fare con le piccole parti della cellula, chiamate organelli. Le cellule procariotiche sono più semplici e mancano degli organelli e del nucleo legati alla membrana dell'eucariota, che incapsulano il DNA della cellula . Sebbene più primitivi degli eucarioti, i batteri procarioti sono il gruppo di organismi più diversificato e abbondante sulla Terra : noi umani siamo letteralmente ricoperti di procarioti, dentro e fuori. D'altra parte, tutti gli esseri umani, animali, piante, funghi e protisti (organismi costituiti da una singola cellula) sono eucarioti. E sebbene alcuni eucarioti siano unicellulari - pensa alle amebe e al paramecio - non ci sono procarioti che hanno più di una cellula.
Appartamento di efficienza procariotica contro palazzo eucariotico
"Penso a un procariota come a un monolocale efficiente e a un eucariota come a una villa da 6 milioni di dollari", dice Erin Shanle, professore presso il Dipartimento di Scienze Biologiche e Ambientali della Longwood University, in un'intervista via e-mail. "La dimensione e la separazione delle" stanze "funzionali, o organelli, negli eucarioti è simile alle molte stanze e alla complessa organizzazione di una villa. I procarioti devono svolgere lavori simili in una singola stanza senza il lusso degli organelli".
Uno dei motivi per cui questa analogia è utile è perché tutte le cellule, sia procarioti che eucarioti, sono circondate da una membrana selettivamente permeabile che consente solo a determinate molecole di entrare e uscire, proprio come le finestre e le porte della nostra casa. Puoi chiudere a chiave porte e finestre per tenere lontani gatti randagi e ladri (l'equivalente cellulare di virus o materiali estranei), ma apri le porte per portare la spesa e portare fuori la spazzatura. In questo modo, tutte le cellule mantengono l' omeostasi interna , o stabilità.
"I procarioti sono molto più semplici rispetto alla struttura", afferma Shanle. "Hanno un'unica 'stanza' per svolgere tutte le funzioni della vita necessarie, vale a dire la produzione di proteine dalle istruzioni immagazzinate nel DNA, che è il set completo di istruzioni per costruire una cellula. I procarioti non hanno compartimenti separati per la produzione di energia, imballaggi di proteine, trattamento dei rifiuti o altre funzioni chiave. "
Al contrario, gli eucarioti hanno organelli legati alla membrana che vengono utilizzati per separare tutti questi processi, il che significa che la cucina è separata dal bagno principale: ci sono dozzine di stanze murate, che svolgono tutte una funzione diversa nella cellula.
Ad esempio, il DNA viene immagazzinato, replicato ed elaborato nel nucleo della cellula eucariotica, a sua volta circondato da una membrana selettivamente permeabile. Questo protegge il DNA e consente alla cellula di mettere a punto la produzione di proteine necessarie per svolgere il suo lavoro e mantenere in vita la cellula. Altri organelli chiave includono i mitocondri, che elabora gli zuccheri per generare energia, il lisosoma, che elabora i rifiuti e il reticolo endoplasmatico , che aiuta a organizzare le proteine per la distribuzione intorno alla cellula. Le cellule procariotiche devono fare molte di queste stesse cose, ma semplicemente non hanno stanze separate per farlo. In questo senso sono più che altro un'operazione a due bit.
"Molti organismi eucarioti sono costituiti da più tipi di cellule, ciascuno contenente lo stesso set di schemi di DNA, ma che svolgono funzioni diverse", afferma Shanle. "Separando i grandi schemi di DNA nel nucleo, alcune parti del progetto possono essere utilizzate per creare diversi tipi di cellule dallo stesso insieme di istruzioni".
L'evoluzione degli eucarioti
Forse ti starai chiedendo come siano stati suddivisi gli organismi in questo modo. Ebbene, secondo la teoria endosimbiotica , tutto è iniziato circa 2 miliardi di anni fa, quando qualche grosso procariota riuscì a creare un nucleo ripiegando su se stesso la sua membrana cellulare.
"Nel tempo, una cellula procariotica più piccola è stata inghiottita da questa cellula più grande", afferma Shanle. "Il procariota più piccolo poteva eseguire la respirazione aerobica o trasformare gli zuccheri in energia usando l'ossigeno, simile ai mitocondri che vediamo negli eucarioti che vivono oggi. Questa cellula più piccola è stata mantenuta all'interno della cellula ospite più grande, dove si è replicata ed è stata trasmessa a generazioni. Questa relazione endosimbiotica alla fine ha portato la cellula più piccola a diventare una parte della cellula più grande, perdendo infine la sua autonomia e gran parte del suo DNA originale ".
Tuttavia, i mitocondri degli eucarioti odierni hanno i propri modelli di DNA che si replicano indipendentemente dal DNA nel nucleo e il DNA mitocondriale ha qualche somiglianza con il DNA procariotico, che supporta la teoria endosimbiotica. Si pensa che un modello simile abbia portato all'evoluzione dei cloroplasti nelle piante, ma la storia inizia con una cellula eucariotica contenente un mitocondrio che inghiotte un procariota fotosintetico.
Eucarioti e procarioti: sono diversi! Ma anche se può essere difficile vedere le somiglianze tra esseri umani e batteri, siamo tutti fatti della stessa sostanza: DNA, proteine, zuccheri e lipidi.
Ora è interessante
Sebbene la teoria endosimbiotica sia solo "una teoria", è la migliore spiegazione dell'evoluzione degli eucarioti. Anche se un giorno potrebbe essere smentito, è supportato da molti fatti.
Pubblicato originariamente: 10 giugno 2020
