Evidenze di proto-fotosintesi negli afidi (animali!)
Gli afidi (Aphidoidea) sono bestie affascinanti. Sono una famiglia di insetti che si nutre della linfa delle piante che succhiano praticando un foro nei rami con il loro stiletto-bocca usato come trapano e cannuccia.
Un paio di curiosità sugli afidi che non c’entrano niente col post ma lo infarciscono un minimo.
Gli afidi vengono ”allevati” dalle formiche: le formiche proteggono gli afidi e gli afidi gli forniscono cibo, attraverso la melata, cioé i loro escrementi ricchi di zuccheri. Tale melata è anche usata dalle api per produrre miele quando c’è penuria di fiori.
Da un punto di vista genetico (il mio) gli afidi sono molto interessanti.
Gli afidi sono una piaga per l’agricoltura, in quanto capaci di una crescita esponenziale. Questa velocità è imputabile all’elevata frequenza di filiazione per partenogenesi apomittica di questa specie. La partenogenesi costituisce nel filiare senza fecondazione dell’ovulo, apomittica significa senza meiosi nell’ovogenesi. In pratica il figlio è un clone identico.
Un uso così frequente di tale sistema di riproduzione è in contrasto con l’elevata differenziazione genetica degli individui di questa specie. Lo studio di tale fenomeno ha permesso di scoprire un processo di meiosi molto particolare chiamato endomeiosi, nel quale i cromosomi omologhi dell’uovo partenogenetico possono andare incontro a crossing-over prima di partire con l’embriogenesi.
Tra le tante peculiarità troviamo anche la capacità di costruirsi da solo i carotenoidi.
Ben saprete che i carotenoidi sono molecole molto importanti. Negli organismi fotosintetici sono essenziali per il processo di cattura e trasformazione dell’energia luminosa, assorbendo lunghezze d’onda diverse da quella della clorofilla, nonché per la protezione degli apparati fotosintetici dalla fotossidazione. Negli animali possono essere convertiti in retinale (vitamina A), essenziale per la vista, o agire come potenti antiossidanti. Le proprietà ottiche e antiossidanti derivano dalla struttura formata da una lunga catena di atomi di carbonio con doppi legami alternati (vedi immagine sotto). Tale organizzazione permette alle molecole di stabilizzare elettroni spaiati. Alcuni carotenoidi famosi sono il licopene (il rosso del pomodoro) e il carotene (l’arancione delle carote).
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Il rosa di salmone e fenicotteri e il rosso dei crostacei deriva da carotenoidi. Ai salmoni di allevamento viene dato da mangiare un colorante rosa altrimenti la loro carne sarebbe bianca, in quanto il rosato deriva da un carotenoide che assimilano mangiando delle particolari alghe. La straordinaria colorazione della sorgente geotermica Grand Prismatic Spring in Yellowstone (foto sotto) si deve alle diverse specie batteriche che popolano le diverse fasce di temperatura e che producono diversi pigmenti carotenoidi.
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Solo piante, funghi, alghe e alcuni batteri riescono a sintetizzare carotenoidi. Gli animali devono assumerli nutrendosi di vegetali.
Tutti tranne l’afide.
L’afide ha acquisito (per trasferimanto genico orizzontale!) i geni necessari alla biosintesi dei carotenoidi.
La domanda che si sono posti i ricercatori del Sophia Agrobiotech Institute in Francia è: cosa se ne fa l’afide dei geni per prodursi i carotenoidi, che tanto si nutre della linfa delle piante?
La loro arrogante ipotesi è che gli afidi sfruttino i carotenoidi per mettere in piedi una specie di prototipo di fotosintesi, in modo da ricavare energia dalla luce. Arrogante perché scardinerebbe uno dei “dogmi” della biologia, cioè la fondamentale distinzione tra animali, eterotrofi, e piante, autotrofe mediante fotosintesi.
Si sapeva che negli afidi i carotenoidi sono responsabili della loro colorazione:
alto livello di carotenoidi -> verdi;
via di mezzo -> arancioni;
pochi carotenoidi -> bianchi.
Il team di ricercatori ha osservato che il colore ( =livello di carotenoidi) è correlato al livello di ATP ( =energia disponibile), dove gli afidi verdi hanno anche alti livelli di ATP, cioè sono “ricchi di energia”. Ma ancor più interessante è stato vedere che afidi arancioni messi in condizioni di elevata luce diventano verdi e producono alti livelli di ATP.
Questo non dimostra un bel niente. Trattasi solo di prove indirette che avvallano un’ipotesi suggestiva. Per dimostrare che effettivamente gli afidi siano in grado di trarre energia dalla luce mediante una specie di fotosintesi occorre come minimo costruire afidi mutanti in quei geni (posso immaginare che questo costituirà un incubo) e studiare tutto il processo fotosintetico.
Se questa ipotesi dovesse trovare conferme potrebbe costituire l’ennesima rivoluzione in biologia, con un carico di applicazioni straordinarie.
