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Le protocellule

La vita si sarebbe originata nell’acqua, ma non esistono reperti fossili che permettano di ricostruire con certezza la comparsa delle prime cellule. Per questo motivo gli scienziati hanno cercato di riprodurre in laboratorio condizioni simili a quelle primitive. Il gruppo di ricerca di Jack Szostak ha utilizzato acidi grassi, molecole simili a quelle delle membrane cellulari, caratterizzate da una testa idrofila e da una coda idrofobica.
Quando gli acidi grassi vengono messi in acqua, tendono a organizzarsi spontaneamente in piccole sfere, con le teste idrofile rivolte verso l’esterno e le code idrofobiche all’interno. Se all’interno della sfera rimane intrappolata dell’acqua, la struttura diventa instabile e si forma un doppio strato lipidico, in cui le teste polari sono a contatto con l’acqua sia all’esterno sia all’interno. Queste strutture, piene d’acqua e delimitate da una membrana a doppio strato lipidico, sono chiamate protocellule e somigliano alle cellule viventi. Tuttavia non sono vere cellule, perché non possiedono le funzioni complesse delle membrane plasmatiche moderne, non sono in grado di riprodursi e non svolgono tutte le reazioni metaboliche. Nonostante ciò, rappresentano un modello plausibile delle prime cellule comparse miliardi di anni fa.

L'origine delle cellule eucariote

Dopo la formazione delle protocellule comparvero i procarioti, che per circa due miliardi di anni furono le uniche forme di vita sulla Terra. Solo successivamente, circa 1,5 miliardi di anni fa, si svilupparono le cellule eucariote. La loro caratteristica principale fu la presenza di compartimenti cellulari, che rese possibile lo svolgimento simultaneo di più reazioni biochimiche all’interno della stessa cellula, aumentando l’efficienza e la complessità dei processi vitali.
L’origine dei compartimenti interni e del nucleo potrebbe essere spiegata da una teoria secondo cui essi derivarono da ripiegamenti della membrana plasmatica. Questa ipotesi è supportata dall’osservazione che alcuni batteri possiedono membrane interne e dalla continuità strutturale tra il reticolo endoplasmatico e l’involucro nucleare nelle cellule eucariote attuali. Un ulteriore aumento della complessità avvenne grazie alla simbiosi.