Portate una cellula umana a 63 °C e avrete un problema enorme. Proteine, membrane e sistemi cellulari sono costruiti per lavorare in un intervallo molto più ristretto.

In una sorgente geotermica della California, però, esiste una cellula dotata di nucleo che a quella temperatura fa qualcosa di ancora più sorprendente che sopravvivere: si divide.

Si chiama Incendiamoeba cascadensis. Il nome sembra quello di una creatura fantasy. È invece un’ameba microscopica che ha appena spostato il limite termico noto della proliferazione degli eucarioti.

Il record è 63 °C, non 70

I ricercatori hanno isolato l’organismo da corsi d’acqua geotermici del Lassen Volcanic National Park, in California. In laboratorio l’ameba ha continuato a crescere e riprodursi fino a 63 °C. A circa 64 °C rimaneva mobile; brevi esposizioni a temperature ancora superiori potevano essere tollerate, con recupero successivo.

È importante distinguere queste cose. Il record biologicamente più forte non è “vive a 70 gradi”: è che prolifera a 63 °C, un valore eccezionale per una cellula eucariotica.

Perché un eucariote soffre il caldo

Batteri e archei comprendono specie capaci di crescere a temperature molto superiori. Gli eucarioti — il dominio che comprende animali, piante, funghi e protisti — hanno un’architettura cellulare più complessa, con nucleo e organelli delimitati da membrane.

Il calore può destabilizzare proteine, membrane e acidi nucleici. Le proteine possono perdere la propria forma e aggregarsi; le membrane cambiano fluidità; aumentano i danni molecolari.

Per vivere stabilmente in quel mondo serve quindi una macchina cellulare capace di prevenire, riparare e compensare continuamente questi problemi.

Il manuale di sopravvivenza è scritto nel DNA

L’analisi dell’ameba indica adattamenti collegati alla stabilità delle proteine, alla proteostasi e alla riparazione del DNA. Alcune caratteristiche chimiche delle sue proteine sembrano inoltre ridurre la tendenza all’aggregazione provocata dal calore.

Quando le condizioni diventano ancora più estreme, l’organismo può modificare il proprio stato e produrre strutture più resistenti. Non è magia termica: è una combinazione di soluzioni molecolari accumulate dall’evoluzione.

Un predatore in una pentola quasi bollente

C’è anche un dettaglio che rende l’immagine ancora più strana. L’ameba non è semplicemente una cellula immobile che resiste al calore: si muove e si nutre di altri microrganismi. In quell’ambiente estremo occupa quindi una vera nicchia ecologica.

Questo ricorda che perfino un luogo che a noi sembra quasi incompatibile con la vita può contenere interazioni fra organismi, predatori e prede.

Cosa può insegnarci

Studiare estremofili eucariotici può aiutare a capire come stabilizzare proteine ed enzimi ad alte temperature, con possibili ricadute future nella biotecnologia. Può anche affinare le domande dell’astrobiologia: quali condizioni definiscono davvero un ambiente abitabile per una cellula complessa?

“Possibile applicazione”, però, non significa che domani utilizzeremo l’ameba per produrre un farmaco o vivere su un pianeta bollente. Prima viene la biologia fondamentale.

Il confine si muove

Ogni volta che definiamo un limite della vita stiamo descrivendo il limite degli organismi che abbiamo osservato fino a quel momento.

Incendiamoeba cascadensis non rende il calore innocuo. Mostra che l’evoluzione può costruire una cellula capace di affrontarlo molto meglio di quanto pensassimo.

Il limite della vita non è il punto oltre il quale noi moriremmo. È il punto oltre il quale l’evoluzione non è ancora riuscita a trovare una soluzione.

Un nuovo metro per l’abitabilità

Quando parliamo di ambienti estremi tendiamo a usare batteri e archei come riferimento, perché alcuni di loro tollerano temperature ben superiori. Ma una cellula eucariotica porta con sé un’organizzazione interna più complessa, con nucleo, membrane e sistemi di traffico molecolare che devono restare funzionanti insieme.

Per l’astrobiologia questo conta: chiedersi se un ambiente possa ospitare “vita” è diverso dal chiedersi se possa sostenere vita eucariotica complessa. Ogni organismo che sposta questo limite rende un po’ più ampia la mappa dei mondi che possiamo considerare biologicamente interessanti.

Fonti

Reuters – Tenacious hot springs amoeba sets heat-tolerance record.

Science News – Meet the ‘fire amoeba,’ a record-breaking survivor of extreme heat.