Le differenze tra le cellule e l'evoluzione biologica

Per quanto siano composti dalle stesse sostanze chimiche, cellule e organismi possono avere non solo varie dimensioni e forme, ma anche strutture e livelli di complessità assai differenti tra loro. Ciò consente una prima distinzione di massima. 

• I procarioti, di cui fanno parte i batteri, hanno dimensioni dell’ordine di pochi micrometri. Furono tra i primi organismi a comparire sulla Terra e sono caratterizzati da un’organizzazione prettamente unicellulare: singole cellule in grado di crescere, riprodursi e adattarsi a ogni ambiente terrestre. In questi organismi il materiale nucleare, rappresentato dalla molecola di DNA, non è racchiuso dentro una specifica membrana.
• L’evoluzione trasformò poi i procarioti in eucarioti: cellule con un’organizzazione interna più complessa, in cui si riconoscono distinti comparti funzionali. Le dimensioni della cellula eucariote possono essere molto variabili, ma raramente sono inferiori a 10 micrometri. Il passo seguente fu la comparsa di organismi pluricellulari: dagli agglomerati in cui le cellule coesistono stabilmente, fino agli organismi superiori, in cui cooperano per il successo evolutivo del macrorganismo cui appartengono.

Tra organismi pluricellulari e batteri spesso si stabiliscono rapporti di mutua dipendenza. L’organismo di un uomo adulto, per esempio, comprende circa 40 000 miliardi di cellule eucariote, ma i microrganismi procarioti che risiedono sulle sue superfici esterne (pelle) e interne (mucose), indicati complessivamente con il termine microbiota, sono quasi 10 volte più numerosi e il loro peso ammonta a circa 1,5 kg.

▶ L’evoluzione biologica

Le differenze che riscontriamo tra le cellule – e più in generale tra le varie forme di vita – offrono testimonianza di un’evoluzione biologica durata miliardi di anni.
Secondo le teorie più accreditate, il primo essere vivente sarebbe stato un batterio molto semplice, capace di riprodursi e colonizzare l’ambiente primordiale del nostro pianeta, caratterizzato da un’atmosfera molto diversa da quella attuale. Benché Charles Darwin abbia descritto alcune forze che governano l’evoluzione, ancora non sappiamo di preciso come questo batterio possa essersi originato. Gli scienziati Stanley Miller e Harold Urey dimostrarono attraverso un ingegnoso esperimento che il “brodo” denso di sostanze inorganiche che caratterizzava la Terra primigenia poteva generare semplici sostanze organiche per effetto di violenti fulmini e raggi ultravioletti. Resta da definire in che modo una quantità di molecole sparse nell’ambiente primordiale sia riuscita a organizzarsi in una struttura delimitata da una membrana, coordinata nelle sue funzioni e in continuo dialogo con l’ambiente esterno e con gli altri organismi.
In ogni caso, si stima che questo batterio sia comparso circa un miliardo di anni dopo il raffreddamento del pianeta Terra, evento che determinò la condensazione del vapore acqueo e la nascita degli oceani. Pare ci siano voluti altri due miliardi di anni prima che l’organizzazione cellulare crescesse di livello, dotando alcuni organismi di organelli altamente specializzati, di un nucleo delimitato in cui contenere il materiale genetico e di un meccanismo di riproduzione più complesso. Infine, sarebbe stato necessario un ulteriore miliardo di anni di tentativi evolutivi per assistere all’origine del primo vero organismo pluricellulare con tessuti, organi e apparati. Tutti gli organismi viventi presenti oggi sulla Terra sono quindi il frutto di circa quattro miliardi di anni di evoluzione.

La classificazione degli esseri viventi è molto discussa e soggetta a continue evoluzioni, legate a successive scoperte scientifiche. La maggior parte degli scienziati oggi suddivide il mondo vivente in cinque regni. Il regno delle monère riunisce i procarioti unicellulari, tanto che spesso lo si definisce anche regno dei procarioti; quello dei protisti riunisce organismi eucarioti unicellulari. Da questo regno hanno preso sviluppo quelli dei funghi, delle piante e degli animali, ossia degli organismi eucarioti pluricellulari. Le differenze cellulari sono dunque alla base anche della classificazione sistematica degli esseri viventi.