Vivono con 200 volte meno ossigeno di quanto si pensava fosse necessario

Le spugne rivoluzionano le teorie dell’evoluzione della vita [VIDEO]

[19 Febbraio 2014]

Pnas ha pubblicato lo studio su una spugna – intitolato “The oxygen requirements of the earliest animals” – nel quale un team di scienziati della Syddansk Universitet, del California Institute of Technology e dell’University of British Columbia mette in discussione uno dei più solidi dogmi della scienza, ovvero che la vita complessa sulla Terra non ha potuto evolversi fino a quando i livelli di ossigeno nell’atmosfera non sono arrivati praticamente a quelli attuali. Secondo i ricercatori l’organismo che potrebbe rivoluzionare le teorie sull’evoluzione della vita sul nostro pianeta è una piccola spugna di mare pescata nel fiordo danese di Kerteminde, che dimostra che la vita complessa non ha bisogno di alti livelli di ossigeno per vivere e crescere.

Lo studio internazionale sottolinea che «L’origine della vita complessa è uno dei più grandi misteri della scienza. Come hanno potuto le prime piccole cellule primitive evolversi nella diversità delle forme di vita avanzate che esistono oggi sulla Terra? La spiegazione in tutti i libri di testo è: l’ossigeno. La vita complessa si è evoluta perché i livelli atmosferici di ossigeno hanno cominciato a salire 630 – 635.000.000 di anni fa». Ma i nuovi studi sulla spugna Halichondria panicea dimostrano che questa spiegazione deve essere riconsiderata perché questi animali possono vivere e crescere anche con livelli di ossigeno molto bassi: lo 0,5% di quelli presenti oggi sul pianeta.

La vita complessa si differenzia dalla vita primitiva, come i batteri e le amebe soprattutto perché è pluricellulare e poi perché queste cellule sono differenziate e specializzate. La vita complessa comprende animali, piante e funghi.

Daniel Mills, del Nordic Center for Earth Evolution della Syddansk Universitet, che insieme a Lewis M. Ward, del Department of Geological and Planetary Sciences del California Institute of Technology è il principale autore dello studio pubblicato da Pnas, spiega: «I nostri studi suggeriscono che l’origine degli animali non è stata impedita dai bassi livelli di ossigeno. Poco più di mezzo miliardo di anni fa, le prime forme di vita complessa – gli animali – si sono evolute sulla Terra. Per miliardi di anni prima la vita era consistita solo in semplici forme di vita unicellulari. L’emergere degli animali è coinciso con un aumento significativo dell’ossigeno atmosferico e, quindi, sembrava ovvio collegare i due eventi e concludere che l’aumento dei livelli di ossigeno avevano portato all’evoluzione degli animali. Ma nessuno, almeno che io sappia, ha mai provato quanto gli animali abbiano bisogno di ossigeno. Quindi abbiamo deciso di scoprirlo».

Anche se per molti è difficile vedere le spugne come un animale, sono in realtà animali antichissimi, sono pluricellulari, si sviluppano da un embrione ed hanno strutture fisiologiche complesse, come la rete di “canali” che trasportano acqua e cibo attraverso i loro corpi. Insomma, gli animali viventi che più somigliano i primi animali che vivevano sul nostro pianeta sono le spugne di mare e le Halichondria panicea vivono proprio a pochi metri dal Marine Biological Research Centre della Syddansk Universitet a Kerteminde ed è qui che Mills le ha pescate per la sua ricerca.

«Quando abbiamo messo le spugne nel nostro laboratorio – spiega ancora lo scienziato danese – hanno continuato a respirare e crescere anche al momento in cui i livelli di ossigeno hanno raggiunto lo 0,5% dei livelli atmosferici presenti al giorno d’oggi. Questo è inferiore ai livelli di ossigeno che pensavamo fossero necessari per la vita animale».

Ora la grande domanda che si pongono i ricercatori è: «Se bassi livelli di ossigeno non hanno impedito l’evoluzione degli animali, allora cosa lo ha fatto? I primi microbi sono apparsi sulla Terra circa 3,6 miliardi di anni fa, perché per altri 3 miliardi di anni è consistita solo di primitivi batteri unicellulari e di amebe prima che tutto improvvisamente esplodesse e sorgesse la vita complessa?».

Sorprendentemente, questa nuova teoria rafforza l’idea che le spugne possano aver svolto un ruolo fondamentale nell’evoluzione della vita. Secondo alcuni scienziati gli oceani primordiali potrebbero essere stati poveri di ossigeno perché erano pieni zeppi di materia microbica morta, che assorbe ossigeno quando si decompone. Ma le spugne si nutrono di materia morta e potrebbero aver filtrato e depurato l’acqua, permettendo così ai livelli di ossigeno di aumentare. Ma Mills propende per un’altra ipotesi: «Devono essere entrati in gioco altri meccanismi ecologici ed evolutivi. Forse la vita è rimasta microbica per così tanto tempo perché ci è voluto un po’ per sviluppare la macchina biologica necessaria per la costruzione di un animale. Forse nell’antica Terra mancavano gli animali complessi semplicemente perché per molti organismi unicellulari è difficile evolversi».

In effetti i suoi colleghi del Nordic Center for Earth Evolution avevano già dimostrato che sulla Terra i livelli di ossigeno erano drasticamente aumentati almeno una volta prima che la vita complessa facesse la sua comparsa, ma sebbene fosse diventato disponibile molto ossigeno questo non portò allo sviluppo della vita complessa.