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May 09, 2023

Cancro

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SOPRA: Colonia di Fonticula alba Marko Kaksonen

Gli scienziati hanno scoperto che una muffa melmosa può invadere una colonia di cellule batteriche in modo simile a come le cellule tumorali invadono i tessuti sani. Come riportato in un nuovo studio, pubblicato lunedì (28 marzo) su Current Biology, il comportamento invasivo della muffa melmosa, Fonticula alba, può contenere indizi su come si sono formate le strutture multicellulari nei funghi e negli animali.

F. alba, che è stata trovata nell'ambiente solo una volta (su alcune feci di cane dell'Arkansas, negli anni '60), ha suscitato scarso interesse fino a pochi anni fa, quando gli scienziati dell'Università di Ginevra si sono interessati alla sua forma unica posizione sull’albero evolutivo. Mentre la maggior parte delle muffe melmose precedentemente caratterizzate, come Dictyostelium spp., sono parenti di animali e piante, F. alba è invece più strettamente imparentata con i funghi rispetto ad altre muffe melmose.

"I funghi e gli animali sono strettamente imparentati sull'albero evolutivo", dice a The Scientist Chris Toret, microbiologo dell'Università di Ginevra. "Perché i funghi hanno finito per diventare funghi e l'animale è diventato un animale? Ci sono chiaramente alcune differenze nel modo in cui si uniscono. Ed è per questo che abbiamo voluto considerare [F. alba] come un organismo modello."

Poiché di F. alba si sapeva poco, la prima cosa da fare era conoscerla. "Ho passato un po' di tempo cercando di capire: 'possiamo coltivarlo in laboratorio?'", spiega Toret. "Anche solo facendo questo, abbiamo iniziato a vedere alcune interessanti proprietà multicellulari."

Studi precedenti avevano caratterizzato parte del ciclo di vita di F. alba. Come la maggior parte delle muffe melmose, trascorre gran parte della sua vita in forma unicellulare, come un'ameba che si nutre di batteri. Ad un certo punto del suo ciclo vitale, tuttavia, diventa multicellulare, unendosi ad altri in corpi fruttiferi simili a vulcani, che rilasciano spore e aiutano la propagazione della muffa melmosa. Precedenti ricercatori hanno descritto come, in questo stato aggregato, altre muffe melmose possono prendere decisioni e creare modelli sorprendentemente simili ai sistemi della metropolitana.

Ma ciò che non è stato completamente descritto in letteratura è stato l'altro comportamento multicellulare di F. alba: l'invasione. Toret e i suoi colleghi hanno scoperto che F. alba entrava nel suo stato aggregativo solo quando veniva coltivato in co-coltura con batteri - in questo caso, il comune batterio fecale Klebsiella pneumonia - cioè in una fase particolare del ciclo di vita batterico. I batteri attraversano fasi di crescita e morte, crescendo rapidamente e poi morendo una volta esaurite le loro fonti di cibo. È stata l’esposizione ai batteri nella fase di tramonto guidata dalla scarsità che ha spinto la muffa melmosa ad aggregarsi, anche se gli scienziati non sanno ancora perché. I batteri "devono essere maturi come un buon formaggio francese", suggerisce Marko Kaksonen, microbiologo dell'Università di Ginevra e coautore dello studio.

I ricercatori hanno scoperto che nel suo stato sociale invasivo, F. alba si aggira attraverso il prato batterico in esaurimento, banchettando e cercando nuove fonti di cibo mentre procede. I ricercatori hanno confrontato questo meccanismo invasivo con il modo in cui le cellule tumorali si insinuano collettivamente nei tessuti circostanti e con l’uso da parte dei funghi di lunghi filamenti ramificati per strisciare alla ricerca di nuove fonti di cibo, anche se i meccanismi con cui F. alba invade le colonie batteriche rimangono sconosciuti. Le cellule della muffa melmosa formano viticci multicellulari che si estendono attraverso l'agar pieno di batteri, in cui le "cellule follower" sono guidate da una singola cellula "leader". In questo stato, le cellule del viticcio comunicano: quando una cellula leader entra in un ambiente privo di batteri, segnala alle cellule che la seguono di girarsi. Le cellule tumorali utilizzano anche una configurazione coordinata leader-seguace per migrare nei tessuti adiacenti dal tumore primario.

I ricercatori hanno utilizzato i laser per interrompere il movimento delle cellule leader, scoprendo che lo zapping interrompeva il movimento del viticcio e provocava un movimento disordinato. Alla fine, altre cellule leader presero il comando e l’invasione procedette. Tuttavia, ciò non è accaduto quando le cellule successive sono state eliminate, il che indica che alle cellule di F. alba vengono assegnati ruoli distinti durante questa fase aggregativa della loro vita.