Un'immagine al microscopio ottico dello cnidaro parassita Henneguya salminicola , da un salmone Chinook. Stephen Atkinson

Tre miliardi di anni fa, le cose sulla Terra erano diverse. Per una cosa, non c'era tutto questo ossigeno dappertutto - i primi cianobatteri hanno dovuto trovare un modo per vivere con anidride carbonica vulcanica, acqua e luce solare. Questi antichi organismi vivevano in condizioni anaerobiche, senza ossigeno. Abbastanza strano, quello che respiriamo oggi è il tipo di atmosfera che ci hanno reso possibile, perché il sottoprodotto della loro produzione alimentare - l'ossigeno - alla fine ha superato l'atmosfera terrestre. Gli organismi anaerobici furono costretti in angoli e fessure senza ossigeno del pianeta e mantenuti semplici e unicellulari.

è un animale, Ma senza mitocondri

Però, quando c'è una regola, di solito c'è un'eccezione, e un gruppo di scienziati ha scoperto un piccolo, cnidaro parassita - un parente di una medusa - che apparentemente non usa l'ossigeno per respirare. Hanno pubblicato i loro risultati nel 24 febbraio, Edizione 2020 degli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze.

Questo animale, Henneguya salminicola , è un minuscolo parassita dalla testa aliena con una lunga coda che si nutre del tessuto muscolare del salmone e di altri pesci. È un eucariota, un membro di un ampio gruppo di organismi che include la maggior parte degli esseri viventi che puoi vedere ad occhio nudo:animali, impianti, fungo, ecc. Le cellule degli eucarioti contengono tutti i tipi di organelli fantasiosi che le loro controparti più primitive, i procarioti, non ho. Uno di questi organelli sono i mitocondri, una struttura che ha un piccolo genoma tutto suo, separato dal resto dell'organismo, e che le cellule eucariotiche usano per produrre energia, con l'aiuto dell'ossigeno.

Ma all'interno dei gruppi più grandi chiamiamo "eucarioti, "ci sono alcuni unicellulari, specie non animali che sono anaerobi. Non hanno mitocondri, ma hanno qualcosa che gli scienziati chiamano "organelli legati ai mitocondri". Henneguya salminicola è il primo animale per avere questa caratteristica.

È tutto molto strano, ma come sono arrivati ​​in questo modo?

Evoluzione di un'anomalia

"Gli antenati di Henneguya quasi certamente aveva mitocondri, ", afferma il coautore dello studio Stephen Atkinson, un professore di ricerca presso il Dipartimento di Microbiologia dell'Oregon State University, in un'intervista via e-mail. "Tutti i suoi parenti più stretti hanno i mitocondri, quindi l'evoluzione a uno stile di vita anaerobico e la perdita di mitocondri funzionali sembra essere un recente adattamento di quella specie da sola - almeno quello che sappiamo finora!"

Nelle cellule degli animali tipici, i mitocondri usano l'ossigeno in un processo a più fasi per creare energia chimica. Il team di ricerca ha scoperto che il parassita ha dovuto adattarsi a un ambiente con pochissimo ossigeno disponibile. Senza la necessità di mitocondri, ha perso le istruzioni genetiche per almeno diverse parti dei processi che utilizzano l'ossigeno - per esempio, Henneguya salminicola ha perso il suo genoma mitocondriale, di cui hanno bisogno le altre cellule animali perché contengono le istruzioni per l'uso dell'ossigeno. Perdendo il genoma, il parassita risparmia energia non dovendo copiare geni per cose di cui non ha più bisogno.

Salmone rosa infetto da Henneguya salminicola , catturati al largo delle Isole Queen Charlotte, Canada occidentale, nel 2009. Flying Penguin/Wikimedia Commons

Ma come può sopravvivere senza ossigeno in primo luogo?

"Si presume che debba invece assorbire molecole legate alla produzione di energia dalle cellule ospiti, che hanno già svolto parte del trattamento, " dice Atkinson. "Rubare qualcosa all'ospite è fondamentale per il parassitismo!"

Cosa significa essere un animale?

Come molte importanti scoperte, questa scoperta è stata del tutto inaspettata:i ricercatori speravano di confrontare i genomi di due piccoli parassiti, e ogni volta che hanno provato a eseguire quello di Henneguya salminicola , qualcosa era ovviamente molto strano. Esaminandolo ulteriormente, hanno scoperto che le sue cellule contenevano un piccolo sacchetto vuoto dove un tempo avrebbero potuto essere i mitocondri.

"Questa scoperta ha ampliato la nostra comprensione di cosa significhi essere un 'animale', dimostrando che anche la vita complessa può evolversi in modo da avere successo in ambienti senza ossigeno, ", dice Atkinson. "Sapere che gli animali anaerobici possono esistere ci mette in guardia sul fatto che dobbiamo essere alla ricerca di questo in altre specie - e forse cercare in ambienti anaerobici per animali dove non avremmo mai guardato prima. In particolare per la ricerca sui parassiti dei mixozoi, significa che d'ora in poi cercheremo mitocondri insoliti o mancanti in altre specie, per provare a scoprire le connessioni tra host, tessuto e ambiente che portano alla perdita della funzione mitocondriale per sfruttare il metabolismo anaerobico".

La scoperta di meccanismi anaerobici in questi parassiti potrebbe anche aprire una nuova strada per il trattamento, poiché farmaci specifici sono stati usati per colpire altri parassiti anaerobici.

Ora è interessante

Altri due eucarioti che hanno perso i loro mitocondri sono giardia, un parassita intestinale, e il parassita che causa l'infezione a trasmissione sessuale tricomoniasi, o "tricco, " chiamato Trichomonas vaginalis .