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La muffa ha imparato a sentire la gravità

04.05.2018

Quando ci sono pochi nutrienti in giro, la muffa Phycomyces blakesleeanus fa lo stesso di molti altri funghi: forma corpi fruttiferi con spore. Le spore possono sopravvivere a condizioni avverse, inoltre possono essere inviate da qualche parte in un nuovo posto, dove potrebbe essere più facile vivere. I corpi fruttiferi del fungo si estendono verso l'alto dal micelio per disperdere meglio le spore. Ma come fa il fungo a capire dove sta su e dove sta giù?

È noto che P. blakesleeanus sente la gravità: le sue cellule contengono grandi vescicole membranose, vacuoli, in cui galleggia un cristallo proteico. Questo cristallo è abbastanza grande, e quindi cerca di cadere sul fondo del vacuolo, e il fungo, percependo il movimento del cristallo, conclude in quale direzione dovrebbe crescere il corpo fruttifero.

I ricercatori della National University di Singapore hanno deciso di scoprire più in dettaglio di quale proteina è fatto il "cristallo gravitazionale" e che tipo di gene lo codifica. La proteina, chiamata OCTIN, è codificata in un gene che un tempo il fungo riceveva da un batterio: un confronto di sequenze genetiche ha mostrato che il gene dell'octina ha chiari parenti batterici.

Di per sé, questo non è così sorprendente: abbiamo più volte scritto del cosiddetto trasferimento genico orizzontale, quando le sequenze di DNA non vengono trasferite verticalmente, non dai genitori ai figli (cioè non dalla cellula madre alla figlia), ma orizzontalmente, tra cellule adulte.

Il trasferimento genico orizzontale è estremamente diffuso tra batteri e archei, e recentemente ci sono rapporti crescenti che si verifica tra organismi eucarioti (che includono funghi) e che i geni possono persino viaggiare tra diversi regni in questo modo, ad esempio tra batteri e funghi. Ad esempio, la capacità di cooperare con le piante è apparsa nei funghi proprio grazie ai geni batterici. E l'antenato di P. blakesleeanus potrebbe benissimo aver preso in prestito la sua octina da qualche batterio.

Ma i batteri stessi non hanno spazio nelle loro cellule per grandi cristalli proteici. Anche quelle proteine batteriche che si sono rivelate correlate al fungo OCTIN si ripiegano in strutture cristalline, ma solo in quelle molto piccole. Pertanto, la capacità di una proteina di cristallizzare in condizioni naturali doveva essere in qualche modo sviluppata. In effetti, il fungo OCTIN ha evoluto più aminoacidi che aiutano a legare saldamente tra loro diverse molecole proteiche (cioè, durante la selezione naturale, quei campioni del fungo che avevano mutazioni adeguate nella proteina hanno guadagnato vantaggio).

Si è anche scoperto che subito dopo la sintesi, OCTIN non cristallizza bene e, affinché inizi a cristallizzare bene, deve essere tagliato in due parti: solo dopo tale operazione si otterrà un cristallo sufficientemente grande. Ma l'enzima che taglia l'OCTIN è solo in quello stesso vacuolo. Pertanto, l'assemblaggio del "cristallo gravitazionale" avviene solo dove necessario.

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