A 63°C Incendiamoeba cascadensis compie un’impresa che nessun eucariote conosciuto aveva mai mostrato prima d’ora: riesce a dividersi. Salendo a 64°C, continua comunque a muoversi. E se la temperatura sale ancora, l’organismo sopporta perfino una breve puntata a 70°C, rifugiandosi in uno stato dormiente per poi riattivarsi quando il calore diminuisce.
Questo microrganismo è stato individuato nelle sorgenti geotermali del Lassen Volcanic National Park, situato nella parte settentrionale della California, e il relativo studio è apparso sulla rivista Cell. La scoperta sposta da 60 a 63°C la soglia massima nota entro cui un eucariote riesce ancora a riprodursi. Tre gradi possono sembrare un dettaglio trascurabile, ma non lo sono affatto quando a subirli sono membrane cellulari, proteine e filamenti di DNA.
Va chiarito subito che questa ameba non appartiene al regno animale. Si tratta di un organismo formato da una sola cellula, classificato tra gli Amoebozoa, che però condivide con animali, piante e funghi un tratto essenziale: è un eucariote, dotato quindi di nucleo e di strutture interne racchiuse da membrane. Proprio questa architettura più articolata rende il calore estremo particolarmente insidioso, perché le alte temperature tendono a destabilizzare le membrane, alterare la forma delle proteine e compromettere il materiale genetico.
Dal torrente bollente al primato dei 63 gradi
A individuare l’organismo è stato il team di ricerca coordinato da Angela Oliverio, della Syracuse University. Gli studiosi stavano raccogliendo campioni da vari ambienti termali all’interno del parco quando si sono imbattuti nella specie in un piccolo ruscello caldo, molto meno scenografico rispetto alle grandi pozze acide che rendono celebre quel territorio vulcanico.
Anche la strumentazione utilizzata ha riservato qualche sorpresa curiosa: come racconta la Syracuse University, per raggiungere uno dei tratti più angusti del corso d’acqua il gruppo ha fatto ricorso persino a delle pinze da barbecue. A quanto pare, certi confini della biologia cellulare si esplorano anche con attrezzi da cucina.
Portata in laboratorio, l’ameba ha continuato a svilupparsi mentre i ricercatori alzavano gradualmente la temperatura. A 63°C gli scienziati hanno assistito in diretta al processo di mitosi, confermando la divisione cellulare anche grazie a tecniche avanzate di microscopia. Arrivati a 64°C, l’organismo era ancora capace di muoversi.
Superata questa soglia, però, la riproduzione si interrompe. Stando ai dati riportati dalla NASA, l’ameba mantiene una certa vitalità fino a circa 66°C ed è in grado di riprendersi dopo cinque minuti di esposizione a 70°C. A queste temperature estreme forma una cisti, una sorta di guscio protettivo che le consente di attendere condizioni più favorevoli. A 80°C, invece, negli esperimenti condotti non è più riuscita a sopravvivere.
È una differenza cruciale da sottolineare: il primato riguarda la capacità di moltiplicarsi a 63°C, non la semplice resistenza temporanea a temperature più elevate.
Il segreto per non “cuocersi”
Il team ha sequenziato il genoma di Incendiamoeba cascadensis mettendolo a confronto con quello di altre amebe per capire come reagisce al calore. Sono emersi diversi indizi interessanti, anche se non è stato individuato un singolo “gene della resistenza termica”.
Nel patrimonio genetico dell’organismo risultano particolarmente numerosi i geni legati alla proteostasi, ovvero ai meccanismi che garantiscono alle proteine di mantenere la forma corretta, oltre a quelli collegati alla stabilità genomica e alla percezione dell’ambiente circostante. Con l’aumento della temperatura si attivano inoltre con maggiore intensità alcuni processi dedicati alla riparazione del DNA, al controllo qualità delle proteine e al trasporto attraverso le membrane cellulari.
C’è poi un dettaglio particolare che ha catturato l’interesse degli studiosi: molte proteine di questa ameba presentano sulla propria superficie un numero superiore di residui con carica positiva, una caratteristica riscontrata anche in batteri e archei capaci di vivere a temperature elevatissime. I ricercatori ipotizzano che questa particolarità aiuti a mantenere stabile la struttura delle proteine, riducendo il rischio che il calore le deformi o le faccia aggregare in modo anomalo.
Si tratta di parallelismi significativi, tanto più che batteri, archei ed eucarioti occupano rami molto distanti nell’albero evolutivo della vita: di fronte alla stessa sfida termica, l’evoluzione sembra aver convergente su soluzioni biochimiche per certi versi simili.
I batteri resistono molto di più, ma il primato dell’ameba resta significativo
A un primo sguardo, 63°C possono sembrare poca cosa se paragonati a certi microrganismi estremofili. Batteri e, soprattutto, archei sono in grado di prosperare a temperature nettamente superiori, alcuni addirittura oltre i 100°C. Tuttavia, questo confronto mette a paragone cellule costruite in maniera radicalmente diversa tra loro.
Gli organismi eucarioti devono infatti far funzionare correttamente un nucleo, membrane interne e numerosi organelli specializzati. Per molti decenni nessuno era riuscito a documentare la loro capacità riproduttiva oltre i 60°C. Incendiamoeba cascadensis ridefinisce questo confine, suggerendo che almeno alcuni eucarioti microscopici possiedano una resistenza termica superiore a quanto si pensasse finora.
Questa ricerca ha ricadute anche nel campo dell’astrobiologia. Comprendere quali siano i limiti di temperatura, acidità, pressione e presenza d’acqua entro cui una cellula può sopravvivere aiuta infatti a definire gli ambienti più promettenti dove cercare forme di vita al di fuori del nostro pianeta. Gli stessi autori dello studio invitano però alla prudenza: la sola resistenza al calore non è sufficiente. L’ameba necessita anche di acqua, ossigeno, un contesto chimico adeguato e, soprattutto, di altri organismi da cui trarre nutrimento.
Nel suo habitat naturale del Lassen, infatti, Incendiamoeba cascadensis si nutre di batteri a loro volta adattati alle temperature estreme. L’intero piccolo ecosistema deve funzionare in perfetta sincronia.
Il primato raggiunto resta dunque questo: divisione cellulare documentata a 63°C, capacità di movimento oltre questa soglia e possibilità di riattivarsi dopo una breve esposizione a 70°C. A 80°C, però, nemmeno questa straordinaria ameba di fuoco è riuscita a sopravvivere. Fino a poco tempo fa, sessantatré gradi sembravano già un traguardo irraggiungibile.