Scoperta di Incendiamoeba cascadensis
Recentemente, è stato identificato un organismo unicellulare straordinario, denominato Incendiamoeba cascadensis, che ha stabilito un nuovo record di tolleranza al calore. Questo microorganismo vive nelle acque estremamente calde del Parco Nazionale Vulcanico di Lassen, in California. Il suo nome, che significa “ameba del fuoco delle Cascate”, riflette il suo habitat unico. I. cascadensis è descritto in un preprint su bioRxiv. La sua incredibile capacità di crescere e dividersi a temperature che raggiungono i 63 gradi Celsius (145 Fahrenheit) rappresenta un record assoluto per un organismo eucariote. Inoltre, questo microorganismo non inizia a svilupparsi se non quando le temperature superano i 42 gradi Celsius, rendendolo un termofilo obbligato, capace di prosperare in condizioni di calore estremo, ben oltre quelle tollerabili dalla maggior parte degli eucarioti.
Implicazioni della ricerca su I. cascadensis
I risultati di questa ricerca, condotta da un team di biologi guidati da H. Beryl Rappaport e Angela Oliverio dell’Università di Syracuse, mettono in discussione le attuali concezioni riguardanti le limitazioni termiche per le cellule eucariote. Questa scoperta amplia la nostra comprensione su dove e come la vita eucariote possa esistere. Tradizionalmente, la vita sulla Terra si sviluppa in condizioni specifiche, con la temperatura ottimale per la maggior parte degli organismi, inclusi gli esseri umani, che si attesta intorno ai 20 gradi Celsius. Tuttavia, esistono organismi che si sono adattati a condizioni estreme, come:
- Aperture vulcaniche incandescenti
- Piscine geotermiche acide
- Deserti aridi
Caratteristiche degli organismi estremofili
La maggior parte di questi organismi estremofili appartiene al regno dei procarioti, un gruppo che comprende batteri e archei. Questi organismi unicellulari, pur essendo anch’essi semplici, differiscono notevolmente dagli eucarioti. I procarioti non racchiudono il loro materiale genetico in nuclei o organelli, ma sono costituiti da una membrana cellulare che contiene proteine robuste e DNA libero, il che consente loro di adattarsi a ambienti estremi. Attualmente, l’organismo più resistente al calore conosciuto è un archeo chiamato Methanopyrus kandleri, che vive in ambienti sottomarini a temperature che raggiungono i 122 gradi Celsius, in condizioni di pressione tali da impedire all’acqua di bollire.
La scoperta di I. cascadensis e la sua importanza
Gli eucarioti, che comprendono una vasta gamma di organismi, dall’ameba agli esseri umani, sono caratterizzati dalla presenza di nuclei, organelli e membrane interne delicate, rendendoli più vulnerabili rispetto ai procarioti. Questa fragilità rende la scoperta di I. cascadensis ancora più notevole. Questo organismo è stato rinvenuto in acque bollenti del Parco Nazionale Vulcanico di Lassen tra il 2023 e il 2025, con i ricercatori che hanno raccolto campioni da 14 delle 20 località campionate. Per comprendere come questa ameba termofila riesca a sopravvivere in tali condizioni estreme, i ricercatori hanno coltivato i campioni. “Siamo entusiasti di annunciare il nostro nuovo preprint, ‘Un’ameba geotermica stabilisce un nuovo limite superiore di temperatura per gli eucarioti'”, ha dichiarato H. B. Beryl Rappaport su Twitter.
Esperimenti e risultati sorprendenti
I campioni sono stati separati e coltivati in diverse provette, con l’aggiunta di grano per nutrire le comunità batteriche, fornendo così un alimento per l’ameba batterivora. Le temperature di ciascuna provetta sono state modificate per testare i limiti di resistenza di I. cascadensis, esaminando 17 temperature diverse, da 30 a 64 gradi Celsius, con quattro provette per ogni temperatura. I risultati sono stati sorprendenti. Sotto i 42 gradi Celsius, l’ameba non mostrava segni di crescita; le temperature non erano sufficientemente elevate. L’intervallo di temperatura ottimale per la crescita si è rivelato essere tra i 55 e i 57 gradi Celsius, con la mitosi, il processo di divisione cellulare, osservata direttamente a 58 e 63 gradi Celsius. Anche a 64 gradi Celsius, I. cascadensis continuava a muoversi, infrangendo il precedente record di crescita per le amebe, fissato a 57 gradi Celsius da Echinamoeba thermarum.
Strategie di sopravvivenza di I. cascadensis
A temperature di 66 gradi Celsius, I. cascadensis ha iniziato a formare cisti protettive, una strategia che consente alle amebe di entrare in uno stato di dormienza durante condizioni avverse. Sorprendentemente, ha anche formato cisti a 25 gradi Celsius, un limite inferiore insolitamente alto, dato che la maggior parte degli eucarioti prospera a temperature ben più basse. Ulteriori esperimenti hanno rivelato che l’ameba smette di muoversi a 70 gradi Celsius, ma può riprendersi se le temperature vengono riportate a livelli più bassi. Solo quando le temperature hanno raggiunto gli 80 gradi Celsius, I. cascadensis ha finalmente ceduto.
Analisi del genoma e implicazioni future
Un’analisi del genoma ha fornito indizi su come questo piccolo organismo riesca a resistere a condizioni così estreme. Presenta adattamenti per la segnalazione rapida e le vie di risposta al calore, oltre a un insieme ampliato di proteine particolarmente resistenti al calore e chaperoni da shock termico. Inoltre, sequenze di DNA quasi identiche sono state rinvenute in campioni di DNA ambientale prelevati nel Parco Nazionale di Yellowstone e nella Zona Vulcanica di Taupo, in Nuova Zelanda. Sebbene questi frammenti di DNA non rappresentino un organismo completo, suggeriscono che I. cascadensis non sia un caso isolato. La sua scoperta implica che la vita potrebbe essere molto più capace di adattarsi a condizioni estreme di quanto si fosse precedentemente ipotizzato, aprendo nuove prospettive per la valutazione del potenziale di abitabilità di mondi extraterrestri.
Conclusioni sulla scoperta di I. cascadensis
Incendiamoeba cascadensis si sviluppa a temperature che superano quelle ritenute possibili per qualsiasi organismo eucariote. Questa scoperta solleva interrogativi fondamentali sulla temperatura massima che una cellula eucariote può tollerare. I ricercatori concludono che questi risultati hanno profonde implicazioni per la nostra comprensione delle restrizioni evolutive sulle cellule eucariote e dei parametri abiotici che influenzano la ricerca di vita al di fuori del nostro pianeta. Le scoperte del team sono state pubblicate come preprint su bioRxiv, contribuendo così a un dibattito scientifico in continua evoluzione.
