I tumori potrebbero aiutarci a spiegare l'esplosione della vita sulla Terra? Gli scienziati hanno in genere spiegato il periodo della storia in cui le specie animali di grandi dimensioni sono diventate molto più diversificate molto rapidamente a causa dell'aumento dei livelli di ossigeno del pianeta. Ma io e i miei colleghi abbiamo sviluppato una nuova idea secondo cui il cambiamento potrebbe essere iniziato all'interno della biologia degli animali, sulla base di prove da proteine ​​trovate nei tumori. Solo quando gli animali hanno sviluppato queste proteine ​​hanno potuto sfruttare l'ossigeno e iniziare a diversificarsi.

Dall'inizio del periodo Cambriano 543 milioni di anni fa, il numero di specie animali è cresciuto notevolmente. La documentazione sui fossili va dal non mostrare fossili di animali a mostrare improvvisamente tracce e fossili di corpi in tutto il mondo. Tutti i principali gruppi di animali, compresi gli antenati dei vertebrati, si è manifestato in poche decine di milioni di anni (un breve periodo nel tempo geologico).

Fino ad ora, gli scienziati hanno teso a sostenere che questa "esplosione del Cambriano" è stata causata da un aumento del numero di luoghi nell'atmosfera e negli oceani con alti livelli di ossigeno. Questo si basa sull'idea che l'ossigeno rende più facile per gli animali produrre energia e quindi crescere e svilupparsi in modi diversi.

Ma se non fosse così? L'ossigeno può fornire agli animali un modo impareggiabile di produrre energia, ma non è necessariamente facile per gli organismi multicellulari iniziare a beneficiare di livelli più elevati di ossigeno. Sembra particolarmente improbabile perché tutti gli organismi multicellulari devono rinnovare continuamente il loro tessuto corporeo utilizzando cellule staminali, cellule che non amano l'ossigeno.

Ci sono trilioni di cellule nel corpo umano e ne rinnoviamo altrettante ogni anno (alcune più spesso e altre più raramente). Lo facciamo utilizzando una fonte di cellule staminali, cellule speciali che possono trasformarsi in qualsiasi altro tipo di cellula del nostro corpo. Le cellule staminali risiedono tranquillamente nei nostri tessuti fino a quando non sono necessarie nuove cellule.

Le cellule staminali generalmente non amano l'ossigeno perché fa perdere loro la capacità di creare nuove cellule. Non appena una cellula staminale perde questo stato privilegiato, comincia a diventare una cellula normale, una delle masse. Queste cellule comuni hanno tutte un compito specifico e quindi sono conosciute come cellule differenziate. Ognuno conosce il suo destino, fa il suo lavoro, e poi muore. Ciò solleva la questione di come conserviamo le nostre riserve di cellule staminali quando molti dei nostri tessuti sono impregnati di ossigeno. Ed è qui che entra in gioco lo studio dei tumori del cancro.

I tumori sono gruppi di cellule con crescita incontrollabile, che iniziano come singole cellule e fanno con successo il salto verso entità multicellulari (proprio come fecero gli antenati degli animali). I tumori hanno anche le proprie cellule staminali cancerose che li aiutano indipendentemente dalla presenza di molto ossigeno.

Per mantenere queste proprietà delle cellule staminali, soprattutto quando l'ossigeno è abbondante, ricevono aiuto da uno specifico meccanismo biologico, una proteina a cui si fa riferimento ha HIF-2a. La nostra idea è che queste proteine ​​abbiano permesso agli organismi multicellulari di far fronte finalmente a molto ossigeno.

Le proteine ​​controlleranno il passaggio alle proprietà delle cellule staminali, anche con molto ossigeno presente. Gli organismi sarebbero quindi finalmente in grado di entrare e utilizzare ambienti ricchi di ossigeno. Quindi potrebbero evolvere tessuti complessi e organi sofisticati come il cervello oi reni che utilizzano molta energia.

Queste proteine ​​sono uniche per gli animali, e l'insieme più efficace di proteine ​​- posseduto solo dai vertebrati - si è evoluto prima della capacità di produrre globuli rossi che trasportano ossigeno, come mostrato nel nostro studio. Ciò supporta l'idea che gli animali dovessero evolvere in un modo per controllare e mantenere le proprietà delle cellule staminali prima che potessimo immergere i nostri tessuti in ossigeno.

Prove corrispondenti

La nuova teoria si adatta anche ad altre osservazioni sulla storia della Terra, come il fatto che gli aumenti di ossigeno nell'atmosfera sembrano essersi verificati molto prima e non sincronizzati con gli animali che diventavano più diversificati. O che certi organismi pluricellulari vivevano in ambienti ricchi di ossigeno più di un miliardo di anni prima dell'esplosione del Cambriano, ma non iniziavano a diversificarsi.

Questa idea che gli ambienti ricchi di ossigeno fossero in realtà difficili da affrontare per le forme di vita solleva interrogativi su quando un basso livello di ossigeno potrebbe effettivamente essere un bene per i nostri corpi. Per esempio, sembra che i bassi livelli di ossigeno siano importanti per quando produciamo la prole.

Il nostro punto di vista ha anche implicazioni sul motivo per cui siamo vulnerabili. Anche lo sviluppo della proteina che ci ha permesso di accedere all'ossigeno ed evolvere organi complessi come il cervello ha avuto i suoi svantaggi. Ora abbiamo un cervello che richiede energia e non può sopravvivere senza ossigeno. E quando quella proteina funziona in modo incontrollato, può creare tumori. Forse il cancro è un inevitabile effetto collaterale della capacità di sfruttare l'incredibile potenziale di rilascio di energia dell'ossigeno.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.