La sorprendente complessità genetica dei microrganismi. La ricchezza genetica di batteri e funghi sotto la lente della scienza.
Complessità genetica dei microrganismi. Un singolo batterio contiene all’incirca dieci milioni di unità di informazioni genetiche. Si tratta di una quantità enorme se si considera che si sta parlando di un microrganismo unicellulare. Per fare un confronto, il genoma umano contiene circa 3 miliardi di coppie di basi, quindi 3000 milioni di unità di informazioni genetiche.
Ma ancora più stupefacente è la complessità genetica di alcuni funghi microscopici. Ad esempio, il lievito da birra Saccharomyces cerevisiae contiene 12 milioni di coppie di basi nel suo DNA. E alcune specie di Aspergillus possono arrivare a contenere fino a 30 milioni di coppie di basi, equivalenti a 1 miliardo di unità di informazioni genetiche.
Come è possibile che organismi così piccoli e semplici possano avere un codice genetico così vasto e complesso? In realtà ciò riflette la straordinaria capacità evolutiva dei microrganismi. Attraverso miliardi di anni di evoluzione, questi minuscoli esseri viventi hanno accumulato un’immensa quantità di informazioni nel loro DNA che consente loro di colonizzare gli habitat più diversi e sopravvivere in condizioni ambientali estreme.
Ogni gene codifica per una proteina o un RNA che svolge una specifica funzione cellulare. Quindi più gene ci sono, più processi metabolici possono essere regolati in modo fine. Ad esempio, i batteri che vivono in ambienti ricchi di sostanze inquinanti hanno sviluppato geni che codificano per enzimi in grado di degradare queste sostanze. Altri microrganismi che vivono in simbiosi con piante e animali possiedono geni che permettono loro di interagire con l’ospite in modo efficiente.
Ma la complessità genetica non dipende solo dal numero di geni. Un ruolo chiave è svolto dalla regolazione dell’espressione genica, ovvero da quali geni vengono trascritti e tradotti in proteine in un dato momento. I batteri sono in grado di attivare o disattivare interi gruppi di geni in risposta a stimoli ambientali, grazie a sofisticati meccanismi di controllo tra cui fattori di trascrizione, RNA non codificanti e modifiche chimiche del DNA.
Tutto ciò permette loro di adattarsi in tempi brevissimi a cambiamenti delle condizioni esterne, molto più velocemente di organismi superiori. Basti pensare che alcuni batteri sono in grado di duplicarsi ogni 20 minuti in presenza di nutrimento.
In definitiva, anche la singola cellula di un batterio o fungo è un sistema biologico di una complessità sbalorditiva. Comprendere a fondo il significato di tutte quelle istruzioni genetiche è una delle grandi sfide della moderna biologia molecolare. E potrebbe portare a applicazioni rivoluzionarie in campo medico, biotecnologico e ambientale.
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