How we think complex cells evolved - Adam Jacobson

L'evoluzione delle cellule complesse - Adam Jacobson

Traduttore: Gaetano Marzella Revisore: Elena Montrasio

What if you could absorb another organism

Cosa accadrebbe se potessi assorbire un altro organismo

and take on its abilities?

e acquisire le sue capacità?

Imagine you swallowed a small bird and suddenly gained the ability to fly.

Immagina se ingoiassi un uccellino e improvvisamente potessi volare.

Or if you engulfed a cobra

O immagina di inghiottire un cobra

and were then able to spit poisonous venom from your teeth.

e diventare così in grado di sputare veleno dai denti.

Throughout the history of life,

Lungo la storia della vita,

specifically during the evolution of complex eukaryotic cells,

e precisamente durante l'evoluzione delle complesse cellule eucariote,

things like this happened all the time.

cose del genere avvenivano continuamente.

One organism absorbed another,

Un organismo ne assorbiva un altro,

and they united to become a new organism with the combined abilities of both.

e si univano diventando un nuovo organismo dotato delle caratteristiche di entrambi.

We think that around 2 billion years ago,

Si ritiene che circa 2 miliardi di anni fa

the only living organisms on Earth were prokaryotes,

gli unici organismi viventi sulla Terra fossero procarioti,

single-celled organisms lacking membrane-bound organelles.

organismi unicellulari privi di membrane a dividere gli organelli.

Let's look closely at just three of them.

Diamo un'occhiata a tre di loro.

One was a big, simple blob-like cell

Uno era una grossa, semplice cellula informe

with the ability to absorb things by wrapping its cell membrane around them.

che assorbiva materiale avvolgendolo nella sua membrana cellulare.

Another was a bacterial cell

Un altro era una cellula batterica

that converted solar energy into sugar molecules through photosynthesis.

che con la fotosintesi convertiva l'energia solare in molecole di zucchero.

A third used oxygen gas to break down materials like sugar

Il terzo usava l'ossigeno per scindere sostanze come lo zucchero

and release its energy into a form useful for life activities.

e liberare la sua energia in una forma utilizzabile per attività vitali.

The blob cells would occasionally absorb the little photosynthetic bacteria.

La cellula informe talvolta poteva assorbire il batterio fotosintetico.

Questi batteri, dunque, vivevano all'interno della cellula informe

These bacteria then lived inside the blob and divided like they always had,

e si dividevano come sempre,

but their existence became linked.

ma l'esistenza di una cellula era ora legata a quella dell'altra.

If you stumbled upon this living arrangement,

Imbattendoti in questa combinazione vivente,

you might just think that the whole thing was one organism,

avresti potuto pensare che l'intera cosa fosse un organismo unico,

that the green photosynthetic bacteria were just a part of the blob

che il batterio fotosintetico verde fosse solo una parte della cellula più grande

that performed one of its life functions,

che svolgeva una delle sue funzioni vitali,

just like your heart is a part of you

proprio come il tuo cuore è l'organo

that performs the function of pumping your blood.

che si occupa di pompare il sangue.

This process of cells living together is called endosymbiosis,

Il fenomeno delle cellule che vivono insieme è chiamato endosimbiosi,

one organism living inside another.

cioè un organismo che vive dentro un altro.

But the endosymbiosis didn't stop there.

Ma l'endosimbiosi non finì qui.

What would happen if the other bacteria moved in, too?

Che sarebbe successo se anche i batteri fossero entrati in gioco?

Now the cells of this species started becoming highly complex.

Le cellule di questo tipo iniziarono a diventare altamente complesse.

They were big and full of intricate structures

Erano grandi e piene di strutture intricate

that we call chloroplasts and mitochondria.

che chiamiamo cloroplasti e mitocondri.

These structures work together to harness sunlight,

Queste strutture cooperano per sfruttare la luce solare,

make sugar,

produrre zucchero,

and break down that sugar using the oxygen

e per scomporre lo zucchero usando l'ossigeno

that right around this time started to appear in the Earth's atmosphere.

che proprio allora iniziava a comparire nell'atmosfera terrestre.

Organisms absorbing other organisms

Organismi che assorbivano altri organismi

was one way species adapted to the changing environmental conditions

le specie si adattavano in quel modo alle condizioni che stavano cambiando

of their surroundings.

nell'ambiente circostante.

This little story highlights what biologists call the endosymbiotic theory,

Questa storia evidenzia quella che i biologi chiamano teoria endosimbiotica,

the current best explanation of how complex cells evolved.

attualmente la migliore spiegazione sulla evoluzione delle cellule complesse.

There's a lot of evidence that supports this theory,

Esistono molte prove a supporto di questa teoria,

but let's look at three main pieces.

ma vediamo quali sono le tre più importanti.

First, the chloroplasts and mitochondria in our cells multiply the very same way

Primo, i cloroplasti e i mitocondri nelle nostre cellule si moltiplicano

proprio come quegli antichi batteri,

as those ancient bacteria,

which are still around, by the way.

che, peraltro, ancora esistono.

In fact, if you destroy these structures in a cell, no new ones will appear.

Infatti, se distruggiamo queste strutture in una cellula,

non se ne formano di nuove.

The cell can't make them.

Le cellule non possono produrle.

They can only make more of themselves.

Possono solo riprodurre se stesse.

Second piece of evidence.

Seconda prova.

Chloroplasts and mitochondria both contain their own DNA and ribosomes.

Sia i cloroplasti che i mitocondri possiedono DNA e ribosomi propri.

Their DNA has a circular structure

Il loro DNA ha una struttura circolare

that is strikingly similar to the DNA of the ancient bacteria,

che è molto simile al DNA dei batteri antichi,

and it also contains many similar genes.

e contiene anche molti geni simili.

The ribosomes, or protein assembly machines of chloroplasts and mitochondria,

I ribosomi, che sintetizzano le proteine nei cloroplasti e nei mitocondri,

also have the same structure as ribosomes of ancient bacteria,

hanno anch'essi la stessa struttura dei ribosomi dei batteri antichi,

but are different from the ribosomes

ma sono diversi dai ribosomi

hanging around the rest of eukaryotic cell.

che si trovano liberi nel resto delle cellule eucariote.

Lastly, think about the membranes involved in the engulfing process.

Ora considerate le membrane coinvolte nel processo di "inglobamento".

Chloroplasts and mitochondria both have two membranes surrounding them,

Sia i cloroplasti che i mitocondri sono circondati da due membrane,

an inner and outer membrane.

una membrana interna e una esterna.

Their inner membrane contains some particular lipids and proteins

La membrana interna contiene alcuni lipidi, e proteine particolari

that are not present in the outer membrane.

che non sono presenti nella membrana esterna.

Why is that significant?

Perché la cosa è importante?

Because their outer membrane used to belong to the blob cell.

Perché la loro membrana esterna apparteneva alla cellula informe.

When they were engulfed in the endosymbiosis process,

Quando sono stati assorbiti durante l'endosimbiosi,

they got wrapped up in that membrane and kept their own as their inner one.

sono stati avvolti da quella membrana e hanno conservato la loro all'interno.

Surely enough, those same lipids

Quasi certamente, gli stessi lipidi

and proteins are found on the membranes of the ancient bacteria.

e le stesse proteine si trovavano sulle membrane dei batteri antichi.

Biologists now use this theory

I biologi usano oggi questa teoria

to explain the origin of the vast variety of eukaryotic organisms.

per spiegare l'origine della grande varietà degli organismi eucarioti.

Take the green algae that grow on the walls of swimming pools.

Prendete ad esempio le alghe verdi che crescono ai bordi delle piscine.

A larger eukaryotic cell with spinning tail structures, or flagella,

Una cellula eucariotica più grande dotata di strutture a coda, detti flagelli,

at some point absorbed algae like these to form what we now call euglena.

ha assorbito alghe come questa formando quelle dette "Euglena".

Euglena can perform photosynthesis,

L'Euglena può effettuare la fotosintesi,

break down sugar using oxygen,

scindere lo zucchero usando l'ossigeno

and swim around pond water.

e nuotare nell'acqua di un lago.

And as the theory would predict,

E come previsto dalla teoria,

the chloroplasts in these euglena have three membranes

i cloroplasti dell'Euglena hanno tre membrane

since they had two before being engulfed.

poiché ne avevano due prima di essere assorbite.

The absorbing process of endosymbiotic theory

Il processo di assorbimento nella teoria endosimbiotica

allowed organisms to combine powerful abilities

ha permesso agli organismi di combinare le loro grandi abilità

to become better adapted to life on Earth.

per adattarsi meglio alla vita sulla Terra.

The results were species capable of much more

Ne risultarono specie che avevano molte più abilità

than when they were separate organisms,

di quante ne avessero quando erano organismi separati,

and this was an evolutionary leap

e questo fu un salto evolutivo

that lead to the microorganisms, plants,

che portò ai microorganismi, alle piante,

and animals we observe on the planet today.

e agli animali che ancora oggi osserviamo sul pianeta.