A partire dagli antichi greci e fino ai giorni nostri il dilemma se sia nato prima l’uovo o la gallina è stato formulato innumerevoli volte. L’uso di questi due soggetti molto semplici e ben noti, appunto un uovo e una gallina, nasconde in realtà un ragionamento piuttosto complesso o meglio un così detto “dilemma circolare”, che descrive una situazione in cui un effetto non può manifestarsi senza una ben precisa causa, la quale a sua volta non può esistere se prima di essa non fosse esistito il medesimo effetto che ha generato.
A dire il vero Aristotele non parlava di causa ed effetto, ma di ‘forma’ e ‘sostanza’. Per lui il dilemma si esplicitava con altri due soggetti molto usuali e semplici, la pianta e il seme. Alla prima veniva associata la ‘forma‘ formata delle cose, la sola in grado di dar ‘sostanza’ al seme e che per questo motivo prima di quest’ultimo doveva necessariamente esistere.
Il pensiero circolare in sé e per sé può portare a qualunque delle due possibili soluzioni con pari dignità, a meno che non entri in gioco un elemento di disturbo nel ragionamento che tutto fa fuorché disturbare, dal momento che fornisce un indizio grazie al quale il “loop” infinito può essere spezzato. Ed è proprio il ripetere il concetto all’infinito che da luogo all’impossibilità di decidere chi per primo entrò in scena. Ritroviamo una simile situazione in successivi famosi paradossi, come quello di Zenone detto anche di Achille e la Tartaruga, che da solo meriterebbe una “pillola di scienza”.
In ambito scientifico stabilire se sia nato prima l’uovo o prima la gallina riveste invece un significato ben preciso e catalogato: capire se nel percorso dell’evoluzione animale sia apparso per primo il DNA, che come abbiamo visto nell’articolo “La sintesi delle Proteine” [1] contiene il codice genetico relativo alle proteine ma senza le quali (gli enzimi) non può crearne di nuove e diverse, oppure siano apparse prima queste ultime, in modo da dare il necessario contributo al successivo apparire sulla scena di un codice valido, ovvero di una futura molecola di DNA. In questo caso la risposta sta nel mezzo: sono state scoperte molecole di acido ribonucleico (RNA) in grado di immagazzinare in prima persona spezzoni di codice genetico valide e in modo da fungere al contempo da catalizzatori della reazione che porta alla nascita di una nuova proteina [2]. Data questa loro duplice e concomitante funzione, queste molecole sono state chiamate con poca fantasia ‘ribozimi’, facendo una crasi fra (acido) ‘ribo’-nucleico, ovvero RNA, ed ‘enzimi’.
Torniamo invece al problema specifico dell’uovo e della gallina. Nel numero di Novembre 2024 della prestigiosa rivista Nature è stato pubblicato un articolo scientifico di un gruppo di ricerca dell’Università di Ginevra [3] che ha risolto definitivamente il dilemma.
Partiamo dal presupposto che com’è noto un animale può nascere solo grazie alla presenza di un embrione, che rappresenta lo stadio evolutivo iniziale per un organismo eucariote. E l’embrione si sviluppa a partire da uno zigote, organismo unicellulare che si forma durante il concepimento, quando il gamete femminile si fonde con lo spermatozoo maschile. Lo zigote procede a suddividersi molte e molte volte, creando infine tutte le cellule che compongono il nuovo essere vivente:
Figura 1. A sinistra lo Zigote, a destra l’Embrione dopo due divisioni cellulari e quindi formato da un insieme di 4 cellule.
Da tempo si è quindi cercato di capire se questo tipo di suddivisione cellulare o più genericamente di “comportamento embrionale” fosse riscontrabile in qualche modo in reperti antichissimi.
Il gruppo svizzero ha studiato una specie unicellulare chiamata Chromosphaera perkinsii e scoperta nel 2017 in alcuni sedimenti marini alle Hawaii. Non meravigli che una specie vivente sia unicellulare, cioè formata da una sola cellula, ne abbiamo esempi tutt’oggi, uno dei quali molto vicino a noi: l’alga verde Acetabularia acetabulum, generalmente nota col nome comune “ombrellino di mare” è un meraviglioso esempio di organismo unicellulare, sebbene sia macroscopico [4]. Nel suo tallo infatti si trova un’unica cellula che forma in estate il gambo con il tipico disco terminale in alto:
Figura 2. Un folto gruppo di alga Acetabularia acetabulum, detta “ombrellino di mare”.
Ma al contrario di quest’alga, i primi segni della presenza di Chromosphaera perkinsii risalgono a più di un miliardo di anni fa, cioè enormemente prima dell’apparizione sulla Terra del primo animale. Questo ne fa un organismo eccezionale per lo studio evoluzionistico.
Infatti le prime forme di vita apparse sulla Terra erano composte da singole cellule, come ancora oggi vediamo ad esempio nei batteri. Gli organismi più complessi del regno animale apparirono molto tempo dopo, seguendo passi evolutivi ben precisi che sono straordinariamente trasversali a quasi tutte le specie conosciute. E lo sviluppo embrionale cominciò ben prima che gli organismi multicellulari facessero la propria apparizione sul pianeta. Ma è proprio questa transizione da unicellulare a multicellulare il passo importante e non compreso a fondo, sul quale finalmente è stata fatta luce nell’articolo sopra citato.
La Chromosphaera perkinsii è una specie ancestrale di “protista”, quegli organismi eucarioti primordiali da cui poi si sono evoluti gli stadi attuali del regno animale. Un esempio “attuale” di protista è il gruppo dei Dinoflagellati, eucarioti unicellulari marini (e di acque dolci) che fanno parte del Plancton e che svolgono una funzione importante nella catena trofica marina, soprattutto delle barriere coralline:
Figura 3. Un Dinoflagellato marino visto al microscopio confocale.
Studiando la Chromosphaera perkinsii, gli scienziati hanno osservato che una volta raggiunta una certa grandezza prefissata smette di crescere ulteriormente e si divide, formando colonie composte da molte cellule che rappresentano gli stadi primordiali dello sviluppo embrionale animale.
Ma la cosa veramente formidabile è che queste colonie di cellule persistono almeno per un terzo del proprio ciclo vitale (quindi più cellule “vive” stanno insieme in un certo intervallo) e le colonie comprendono almeno due tipi distinti di cellule, dando luogo ad un primordio di differenziazione cellulare che è un fenomeno sorprendente per questo tipo di organismi.
Grazie all’uso di coloranti specifici, la Figura 4 mostra in verde i microtubuli cellulari e in blu il DNA. La sequenza delle immagini dall’alto al basso fotografa l’evoluzione della cellula di Chromosphaera perkinsii antecedente alla prima divisione cellulare (meiotica) e dimostra che il DNA si accumula e si sposta verso la corteccia:
Figura 4. Evoluzione in Chromosphaera perkinsii di microtubuli (in verde) e DNA (in blu).
A seguire avviene la prima divisione cellulare e poi successivamente le altre, a formare un agglomerato di cellule ben suddivise e separate, proprio come succede nel mondo degli animali evoluti dei giorni nostri: sebbene dunque Chromosphaera perkinsii sia una specie unicellulare, questo comportamento dimostra in modo inequivocabile che in questa specie sono già presenti processi di coordinamento e differenziazione cellulare, in tempi non sospetti, cioè lontanissimi dall’apparizione del primo animale sulla Terra.
La Figura 5 mostra questa suddivisione cellulare e la formazione di un gruppo di cellule:
Figura 5. Suddivisione cellulare di Chromosphaera perkinsii. A sinistra immagini al microscopio ottico con taglio in viola e DNA in blu, a destra ricostruzione 3D degli agglomerati.
Ancor più sorprendente è stata proprio la ricostruzione tridimensionale della Figura 5, che ha mostrato strutture incredibilmente simili a quelle dei primi passi della formazione embrionale degli animali. Questo mostra che i programmi genetici che governano il complesso sviluppo multicellulare animale erano già presenti oltre un miliardo di anni fa.
La Natura quindi possedeva gli strumenti genetici per creare l’uovo molto prima di quando fu in grado di creare la gallina.
Marco Sartore
Riferimenti Bibliografici
2. "The catalytic diversity of RNAs", Fedor MJ, Williamson JR. Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 6 (5): 399–412 (2005). doi:10.1038/nrm1647
3. “A multicellular developmental program in a close animal relative”, Olivetta M. et al. Nature (2024) 635(8038):382-389. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08115-3
4. “International Review of Cytology: A Survey of Cell Biology”. Academic Press. 1998. pp. 2–3. ISBN 978-0-08-085721-3
