In un paper pubblicato in pre-print è stata annunciata la scoperta di Candidatus Sukunaarchaeum mirabile, un’archaea con un genoma insolitamente ridotto: circa 238 kb (kilobasi, ovvero 10³ paia di basi). Ma le particolarità di questo microrganismo non finiscono qui. Ciò che ha colpito maggiormente i ricercatori è la sua sorprendente somiglianza con un virus, il suo genoma, infatti quasi non contiene geni legati al metabolismo cellulare. Questo microrganismo dipende in modo assoluto da un ospite per sopravvivere. Mostra inoltre una rapida evoluzione genomica e presenta grandi proteine di membrana, probabilmente usate per inglobare metaboliti utili.
La scoperta
La scoperta è avvenuta grazie alla metagenomica, una tecnica che analizza il DNA estratto direttamente dall’ambiente, senza coltivare i microrganismi. In questo caso, i ricercatori volevano studiare le comunità microbiche simbiotiche, ovvero organismi che traggono beneficio dal vivere a stretto contatto dei dinoflagellati.
È infatti comune che microrganismi simbionti estremi come batteri e archea instaurino relazioni mutualistiche, un aspetto cruciale nello studio della riduzione genomica negli archea. Negli ambienti acquatici, molti eucarioti convivono con procarioti, spesso legati a loro in rapporti stretti. Questi microrganismi possono posizionarsi sulla superficie cellulare o vivere all’interno dell’ospite. Proprio da interazioni simili potrebbero essersi evoluti organelli come mitocondri e cloroplasti.
Solo oggi, grazie alle nuove tecnologie, possiamo iniziare a esplorare questi confini della biologia.
Dimensioni
Già il nome riflette la singolarità di questo microrganismo. Il nome del genere deriva da Sukuna-biko-na, una divinità giapponese nota per la sua piccola statura. L’epiteto mirabile, dal latino, significa “straordinario” e sottolinea le caratteristiche uniche dell’archea. Candidatus invece indica che l’organismo non è ancora stato coltivato in laboratorio con successo.
In passato, altri archea con genomi ridotti erano già stati descritti, ma nessuno scendeva sotto i 500 kb. In questo caso, si ipotizza la possibile presenza di plasmidi complementari, ma è improbabile che contengano geni essenziali.
Evoluzione
Candidatus Sukunaarchaeum mirabile è stato confrontato con altri archea simili già noti, utilizzando un approccio in silico, cioè tramite software bioinformatici.
I genomi comparati sono stati frammentati in segmenti di circa 240 kb, per simulare dimensioni simili. L’analisi non ha restituito valori di completezza affidabili, suggerendo con buona probabilità che si tratti di un organismo indipendente, con alta complessità e grande distanza evolutiva dagli altri.
Analisi simili sono state condotte anche sulle sequenze proteiche. Le sequenze amminoacidiche risultano molto diverse da quelle degli altri archea. Tuttavia, la previsione strutturale effettuata con AlphaFold mostra una conservazione sorprendente, con strutture simili a quelle di altri archea conosciuti.
Metabolismo
Ad oggi, sono stati osservati genomi anche più piccoli, come quelli di alcuni batteri simbionti degli insetti. Tuttavia, questi conservano un numero maggiore di geni, molti dei quali coinvolti nel metabolismo.
Nel caso di Candidatus Sukunaarchaeum mirabile, oltre la metà dei geni è legata alla trasmissione dell’informazione genetica. Sono stati identificati geni per il tRNA e l’rRNA, essenziali per la traduzione: il primo trasporta gli amminoacidi al ribosoma, il secondo ne è parte strutturale. È comune che un simbionte perda geni metabolici. Ma qui, le analisi bioinformatiche mostrano una perdita quasi totale delle vie biosintetiche. Questo suggerisce che l’archea non possa sopravvivere al di fuori di un ospite.
Da ciò emergono nuove domande: l’ospite ne trae un beneficio? Possiamo ancora parlare di simbiosi o si tratta piuttosto di parassitismo?
Delle 189 proteine identificate, cinque risultano particolarmente grandi e somigliano a trasportatori di membrana. Questa è una strategia comune in ectosimbionti e parassiti per assorbire metaboliti dall’ambiente o dall’ospite.
Considerazioni finali
La scoperta di Candidatus Sukunaarchaeum mirabile mette ancora una volta in discussione cosa definisca la vita cellulare e quali siano i suoi requisiti minimi. Pur rimanendo distinto dai virus, grazie alla presenza di geni propri per la replicazione, questo microrganismo è l’organismo più simile a un virus mai identificato finora.
Una delle teorie sull’origine dei virus suggerisce che si siano evoluti da antichi organismi cellulari. In questo contesto, Candidatus Sukunaarchaeum mirabile potrebbe rappresentare una forma intermedia o residua. Studi futuri saranno fondamentali per comprendere meglio i microrganismi simbionti estremi e la riduzione genomica negli archea, e fino a che punto un genoma e il metabolismo possano ridursi pur mantenendo una forma di vita cellulare.
Fonti
- Harada R, Nishimura Y, Nomura M, Yabuki A, Shiba K, Inaba K, et al. A cellular entity retaining only its replicative core: Hidden archaeal lineage with an ultra-reduced genome. bioRxiv [Internet]. 2025 May 2;2025.05.02.651781. Available from: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.05.02.651781v1
Crediti immagini
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- Figura 1: Harada R, Nishimura Y, Nomura M, Yabuki A, Shiba K, Inaba K, et al. A cellular entity retaining only its replicative core: Hidden archaeal lineage with an ultra-reduced genome. bioRxiv [Internet]. 2025 May 2;2025.05.02.651781. Available from: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.05.02.651781v1
- Figura 2: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sukuna-biko_and_Okuninushi.jpg#/media/File:Sukuna-biko_and_Okuninushi.jpg
