La Cellula

Vedi anche genetica, genoma umano, biologia molecolare

Per decenni si era creduto che le cellule del cervello fossero le uniche del nostro organismo a non rinnovarsi.
In un certo senso era anche logico: come farebbero altrimenti i ricordi a rimanere costanti?
Ora invece un gruppo di ricercatori svedesi ha dimostrato il contrario.
L’équipe di Fred Gage, a Gòteborg, ha sfruttato una sostanza utilizzata per comprendere i meccanismi
di riproduzione delle cellule cancerogene, il BrdU, che agisce sul DNA della cellula "madre"
marcando le cellule "figlie". In questo modo Gage s’è accorto che
- seppure con una frequenza estremamente bassa - anche i neuroni si replicano.
Rimane da capire se i neuroni "figli" funzionino come tutti gli altri
(e siano quindi collegati al resto del cervello) o se non siano ‘spenti" e dunque, per così dire, inutilizzati.

Le cellule sono un settore di studio tutt’altro che esaurito: solo l’anno scorso, per esempio,
si è scoperta la "survivina" la proteina che regola la loro sopravvivenza

Tutto in uno
Quest’ultima scoperta dimostra che sulle cellule c’è ancora tantissimo da capire. Gli studiosi, riferendosi a una delle sue caratteristiche più straordinarie, l’hanno definita un’entità "totipotente": significa che ciascun elemento cellulare, che sia tratto dalla pelle di un tallone, da un capello o dalla parete dell’intestino, contiene tutte le informazioni necessarie per dare origine all’intero organismo.

La cellula è una specie di laboratorio dove l’attività è continua: per poter sopravvivere, e per far vivere il sistema di cui è parte, deve procurarsi nutrimento e trasformarlo in energia, proteggersi dalle insidie, coordinarsi con le cellule circostanti. Vediamo come fa.

Com’è fatta
La cellula si può descrivere come una sfera delimitata da una membrana e contenente una sostanza fluida, (il citoplasma), dove galleggiano il nucleo e altri elementi. I principali sono i mitocondri, vere e proprie centrali energetiche, i ribosomi, dove viene tradotta l’informazione genetica del DNA, il citoscheletro, che costituisce una sorta di rete stradale interna alla cellula, i lisosomi, gli "inceneritori" per le sostanze che la cellula assume, e l’apparato di Golgi, una sorta di piccolo stabilimento dove le proteine vengono impacchettate e spedite all’esterno.

Messaggeri molecolari
Questa struttura è più o meno comune a tutte le cellule. Ciò che cambia è il patrimonio genetico contenuto nel DNA, una lunghissima molecola presente nel nucleo di ciascuna cellula dell’organismo, in cui sono conservate tutte le informazioni che determinano i tratti fisici e caratteriali di un organismo.
Queste informazioni sono portate fuori dal nucleo dall’ RNA (una molecola-messaggero identica al Dna), interpretate dai ribosomi e infine trasformate in proteine, che provvedono a eseguire l’ordine originario.

Senza nucleo
Esiste infine un altro tipo di cellule, quelle che da sole costituiscono un organismo.
Sono i batteri, le cosiddette cellule procariote (quelle degli organismi complessi sono dette eucariote).
La loro struttura è semplicissima: sono prive di nucleo e costituite da una membrana che contiene il DNA e alcuni ribosomi, mentre sono assenti tutti gli altri organuli tipici delle cellule animali e vegetali.

Altro che computer! Nel nucleo di ogni zigote, la minuscola cellula derivante dalla fusione tra spermatozoo e ovulo, è contenuto un "programma" in grado di condurre, nel giro di poche settimane, alla formazione di un intero essere vivente.
Lo zigote, dopo aver replicato il proprio Dna, si divide rapidamente in due, quattro, otto, sedici cellule, fino a costituire l’intero organismo. Le nuove cellule si specializzano, assumono forme e funzioni diverse, si legano tra loro a costituire i tessuti e gli organi, in un processo che gli scienziati chiamano differenziamento.
A coordinare l’attività di queste cellule primordiali sono speciali geni (segmenti di Dna) destinati a disattivarsi una volta concluso il differenziamento.

Morale e trapianti
Questo processo è ormai compreso così bene dagli studiosi che due gruppi di ricerca delle università Usa di Baltimora e del Wisconsin sono riusciti coltivare e differenziare le cellule di un embrione umano.
Per poi fermarsi. Le preoccupazioni morali sono infatti vivissime, ma grazie a questi esperimenti in futuro si potranno forse effettuare trapianti con organi creati in vitro, che non presenterebbero rischi di rigetto, partendo da una sola cellula del paziente.

Come muore
Oltre che nascere e svilupparsi, le cellule muoiono. Un recente studio ha dimostrato che le cellule della pelle, in coltura, sono in grado di replicarsi fino a un massimo di 70 volte, dopo di che sono destinate a morire.

Quando poi la cellula raggiunge il numero massimo di replicazioni consentite, oppure se il suo Dna è danneggiato o malato, sulla sua membrana si formano bollicine che inglobano gli organuli, mentre il nucleo si condensa in gocce fino a giungere all‘autodistruzione: è l’apoptosi. A regolare l’apoptosi sono diverse proteine, ma la più importante sembra essere la survivina, scoperta poco più di un anno fa dall’italiano Dario Altieri, ricercatore dell’università di Yale. Altieri ha osservato che la survivina "protegge" dal suicidio una cellula in procinto di dividersi. In occasione della mitosi, cioè della duplicazione, la quantità di survivina aumenta, infatti, anche di 40 volte.

Cellule resistenti
La scoperta potrebbe avere anche importanti ricadute sanitarie: nelle cellule tumorali ci sono quantità enormi di survivina. Così le cellule non muoiono e resistono persino alla chemioterapia.

Ora si proverà a sviluppare farmaci in grado di inibire la survivina. L’esatto opposto, anche se non ci sono dati a sufficienza per confermarlo, avverrebbe nei caso dell’Alzheimer: i meccanismi cellulari si inceppano e, forse per mancanza di survivina, i nuclei si suicidano in massa.

Parassiti genetlci
E infine le cellule hanno i loro parassiti, i virus. Questi organismi sono semplici involucri proteici contenenti DNA o RNA. E, come tutti i parassiti, non sono autosufficienti.

Per mettere in atto le informazioni contenute nei loro patrimonio genetico devono servirsi degli organuli di una cellula sana. In un certo senso, dunque, i virus fingono d’essere parte integrante del patrimonio genetico della cellula, e ne sfruttano i meccanismi per far replicare anche se stessi.

Ci sono cellule che fungono da spazzini, altre che proteggono l’organismo dai pericoli
o che vanno a caccia di nutrimento. Ma per farlo devono potersi muovere.

A 120 all’ora
Le cellule, soprattutto quelle batteriche, sono dotate a questo scopo di appendici superficiali, dette flagelli e ciglia, che impiegano come remi.

Per esempio un batterio come la salmonella, di diametro non superiore a 1 mm, può nuotare a quasi 30 mm al secondo, come se noi riuscissimo, correndo, a superare i 120 km/h.

La funzione di flagelli e ciglia, costituiti da una serie di microtubuli legati fra loro da una proteina, è identica: le uniche differenze stanno nella forma (i flagelli possono essere molto più lunghi delle ciglia) e nel tipo di movimento.
Ma ciglia e flagelli non servono soltanto a favorire la migrazione delle cellule: a volte, infatti, queste piccole frange muovono l’ambiente stesso.
Si pensi alle ciglia presenti lungo le pareti delle vie respiratorie: è la loro continua oscillazione a trasportare muco e particelle di polvere dai polmoni alla gola, fino a espellerli.

A passo di lombrico
Le cellule che non sono immerse in un liquido hanno invece bisogno, per muoversi, di strumenti diversi. E il caso delle cellule che migrano strisciando sopra la superficie di altre cellule.

Questo tipo di movimento, che per vincere l’attrito richiede un’energia decisamente superiore a quella necessaria per navigare, sfrutta contrazioni che coinvolgono l’intera cellula, che si comporta così come una specie di minuscolo verme.
L’esempio migliore è quello delle cellule bianche del sangue, o leucociti, capaci di attraversare le pareti dei vasi sanguigni in direzione dell’ambiente esterno per catturare batteri ed eliminare detriti.
Altro esempio sorprendente lo si ha al momento dello sviluppo di un essere umano, quando le cellule che si formano dalla replicazione dell’embrione si differenziano. Fin dalle prime ore di vita, in base alle informazioni contenute nel DNA, le diverse cellule iniziano infatti a migrare verso la posizione che avranno nel corpo adulto, scivolando su altre cellule.

Allacciate insieme
Il movimento prosegue fino al formarsi delle giunzioni cellulari. Le cellule infatti sono legate tra loro da una complessa rete di macromolecole, la matrice, oppure (il caso della pelle) da robusti filamenti proteici simili a corde.

Sentono l’elettricità
Ma quali sono i segnali che dicono alla cellula da che parte andare? Per ora sappiamo soltanto che molti batteri e alcune cellule animali sono sensibili ai campi magnetici e alla luce.

I neuroni sembrano invece avvertire i campi elettrici, dato che si spostano sempre volgendo l’ assone (un prolungamento del neurone attraverso il quale viaggiano gli impulsi elettrici) in direzione del polo negativo.

Torno a Casa