MICOMEDICINA: L’ORIGINE

Tutti gli organismi viventi noti, siano essi batteri, piante, funghi o animali, compresi gli esseri umani, discendono da un’unica forma di vita . Noi tutti siamo costruiti con gli stessi componenti elementari, che assembliamo per mezzo degli stessi processi di biosintesi. Tutti gli organismi eseguono le stesse reazioni metaboliche e dipendono dagli stessi meccanismi per estrarre energia dal loro ambiente e convertirla in lavoro utile. Ci sono ovviamente delle differenze, a seconda della natura delle sostanze usate, della sorgente di energia e del tipo di lavoro svolto. I processi base però sono sempre gli stessi. Tutti gli organismi viventi noti usano il medesimo linguaggio genetico; essi obbediscono alle stese regole di appaiamento delle basi e , con rare deviazioni recenti, si conformano allo stesso codice genetico. Dietro all’immensa diversità della biosfera c’è chiaramente un singolo processo fondamentale. Si ipotizza che la nascita della vita abbia origine da una protocellula, in sostanza una vescicola lipidica contenente acqua ed RNA, i cui primi cicli di replicazione siano stati indotti da particolari condizioni ambientali (cicli termici ambientali) e che il materiale da costruzione provenisse anch’esso dall’ambiente (esperimento Miller 1953) inteso anche in senso siderale (nel 2004 in una nebulosa trovati IPA che sono precursori dell’RNA). In questo senso il meccanismo evolutivo ha innescato il processo di adeguamento della protocellula al rapido mutamento delle condizioni ambientali. E’ plausibile che lo stesso RNA, spinto dalle mutevoli ed in particolari condizioni (si pensa alle pozze calde vulcaniche ricche in metano) , abbia innestato il processo iniziale protometabolico cioè di utilizzo di nutrienti disponibili al fine di produrre energia necessaria alla propria replicazione autocatalitica facendosi assistere in questa funzione enzimatica dai minerali presenti e così lo stesso RNA diventa RIBOZIMA ( 1970 Istituto Max Planck da brodo primordiale a RNA a Ribozima ciclico fino a sequenze matematiche ipercicliche che entrano in un sistema darwiniano evolutivo). Con il Ribozima la cellula è in grado di replicarsi autonomamente e sviluppa un metabolismo proprio (ovvero è in gradi di assumere e trasformare in nutrienti in energia e materia prima da usare per la replicazione); questo è il cosiddetto mondo a RNA e le cellule colonizzano la terra, compare la sintesi proteica, inizialmente catalizzata dal Ribozima. L’enorme versatilità delle proteine soppianta l’RNA in quasi tutte le funzioni enzimatiche; gli enzimi proteici cominciano a produrre DNA che si rivela più efficiente nella funzione di conservare il materiale genetico; l’RNA resta comunque coinvolto in molte funzioni legate alla duplicazione cellulare e alla sintesi proteica. Le cellule moderne si dividono in organismi esclusivamente unicellulari PROCARIOTI (batteri e archaea) e sia uni che pluricellulari EUCARIOTI (piante, animali e funghi). BATTERI: Vivono in habitat molto differenziati, il DNA è organizzato in un singolo cromosoma circolare, ma con qualche eccezione con cromosomi lineari; inoltre contengono plasmidi, piccoli tratti di DNA circolare extracromosomiale che si duplicano autonomamente, e codificano agenti “difensivi”. La riproduzione è asessuata, ma la variabilità genetica è assicurata da trasferimenti di DNA “orizzontali” tra diverse cellule e dalle mutazioni. ARCHEI: Vivono in condizioni estreme di temperatura e pH, alte concentrazioni di zolfo o sali, basse concentrazioni di ossigeno. DNA organizzato in un singolo cromosoma circolare. Struttura chimica della membrana e pareti cellulari del tutto unica rispetto a batteri ed eucarioti ma molto resistente. La riproduzione è asessuata, ama la biochimica della duplicazione cellulare è più simile a quella degli eucarioti che a quella dei batteri (per quanto riguarda la struttura delle polimerasi ad esempio); in generale, molta parte del proteoma degli archei è affine a quello degli eucarioti. EUCARIOTI: Cellule con nucleo e organelli separati dal citoplasma da membrane; DNA organizzato in cromosomi. Hanno capacità di aggregarsi in organismi pluricellulari, anche composte da cellule diverse organizzate in tessuti. Nella classificazione mancano i VIRUS che sono parassiti obbligati composti da una capsula proteica al cui interno c’è del materiale genetico DNA o RNA: la semplicità estrema di questi organismi ne ha determinato l’enorme adattabilità ed il successo evolutivo, i virus infettano ogni tipo di organismo di tutti i regni biologici, animali, piante, funghi e batteri (batteriofagi) ed in maniera altamente specializzata, i virus probabilmente sono gli organismi viventi più antichi comparsi sulla terra e secondo un’altra teoria sarebbero procarioti evoluti nella semplificazione e specializzati nel parassitismo. La teoria più accreditata è proprio nell’ipotesi dell’origine “funzionale” della relazione tra virus e cellule (simbiosi parassitica) che tra l’altro comprende la possibilità dell’origine virale del nucleo delle cellule eucariote. La spinta della vita è basata sulle teorie del caos deterministico e del successivo adattamento all’ambiente ovvero la crisi ambientale dove la fotosintesi, basata sull’utilizzo di acqua quale fonte di idrogeno, porterà in meno di 200 milioni di anni (quando prima ce ne sono voluti circa 3 miliardi) all’incremento di 200 mila volte la concentrazione di ossigeno nell’atmosfera. L’ 80% della storia della vita è microbica , l’uomo stesso è il risultato in fin dei conti, della riconversione dei processi metabolici di pochi batteri che utilizzavanono l’ossigeno e della loro selezione darwiniana, e di altri apparsi circa 2 miliardi di anni fa durante l’accumulo di ossigeno in atmosfera. Gli Eucarioti, quasi tutti aerobi, si sviluppano quando l’atmosfera terrestre aveva già un contenuto di ossigeno stabile e relativamente alto. Tutta la prima storia dell’evoluzione del pianeta e oltre il 90% della diversità filogenetica della vita vanno attribuite al mondo microbico in questa prima fase. Ora, dopo l’adattamento, serve un’ opera di colonizzazione dell’ambiente quindi una struttura più complessa che desse energia a sufficienza ed un’apparato locomotore per i necessari spostamenti. E gli Eucarioti nascono da quello che c’era a disposizione all’epoca: dai Procarioti (batteri, archea, virus) adattandoli a caldaie per produrre energia (mitocondri da proteobatteri) o utilizzandone parte come i flagelli (virus) per il movimento. I dati molecolari indicano che la cellula eucariote ancestrale rappresenti una Chimera, originata da un evento unico di fusione che ha coinvolto un gruppo di procarioti profondamente differenti tra di loro: un archibatterio termo acidofilo (monoderma gram +) e un eubatterio gram – (diderma); questo evento di fusione fu seguito dall’integrazione dei genomi. Gupta afferma che la cellula ecucariote ancestrale non derivi da un solo gruppo di procarioti, ma sia prodotta da un evento di fusione unico ed irripetibile, tra un archibatterio resistente agli antibiotici e un batterio diderma già adattato alla crescente tensione di ossigeno; sostanzialmente un batterio gram – probabilmente privo di parete cellulare, intraprese una relazione simbiontica con un archibatterio. La simbiosi portò alla perdita della membrana esterna del gram – , non più necessaria alla difesa contro gli antibiotici, già ostacolati dalla struttura resistente dell’archibatterio. Molti geni non più necessari di entrambi i partner furono persi o iniziarono a divergere verso le sequenze tipizzanti degli eucarioti. La cellula eucariote sarebbe quindi una Chimera con caratteristiche di entrambi i progenitori. L’evento ipotizzato sarebbe stato una reale fusione, diversa da una endosimbiosi, in cui la specie ospite mantiene la propria identità strutturale. I dati disponibili sulle sequenze tipizzanti di diversi geni e proteine, depongono per l’unicità dell’evento di Fusione Primaria, che avrebbe portato alla cellula eucariota ancestrale in un periodo precedente però, a quello degli eventi di endosimbiosi che avrebbero portato alla comparsa dei mitocondri ( proteobatterio, virus o rickettsie) e dei cloroplasti (cianobatteri) ipotizzando che questi organelli derivino da una endocitosi trasformatasi poi in una relazione simbiontica tra proto-eucarioti e proto-batteri. La biologa Lynn Margulis, che negli anni settanta formula la teoria dell’endosimbiosi seriale (SET) prendendo spunto dagli studi di Enderlein e Bechamp, oggi in larga parte accettata dal mondo scientifico, ipotizza che le simbiosi possano costituire un’importante componente dell’ l’evoluzione e decreta la fortuna dell’ una o dell’altra specie se avviene secondo principi di cooperazione, interazione e dipendenza mutuale piuttosto che di competizione. Porta a suffragio della sua tesi, già all’epoca, i mitocondri ed i cloroplasti che come confermato recentemente hanno avuto origine dall’associazione simbiontica di alcuni procarioti ancestrali che possedevano particolari funzioni nel produrre energia e di attivazione fotosintesi). Nel corso dell’evoluzione questa associazione si fece sempre più stretta con modificazioni gnomiche e funzionali sempre più interdipendenti tra i vari partner dell’associazione. In questo modo si arrivò probabilmente alla costituzione di una simbiosi permanente alla quale nessuno dei vari partner poteva più sottrarsi a scapito della propria stessa sopravvivenza, fornendo così la base per la comparsa delle cellule animali e vegetali.

Queste teorie, seppur mirabili, portano in se il concento della simbiosi quasi che fosse un rapporto strutturale/statico che invece dovrebbe essere colto nella sua dinamicità, vitalità, dall’essenza stessa del concetto di vita che non corrisponde necessariamente ad una strategia di sopravvivenza, ma che quest’ultima condiziona: cioè dal metabolismo. Il primo procarioti deve aver avuto un metabolismo molto semplice che richiedeva solamente pochi enzimi e, poiché l’ambiente in cui viveva non conteneva quasi ossigeno, il suo metabolismo deve essere stato anaerobico. E’ improbabile che i primi organismi fossero in grado di utilizzare la luce del sole come fonte di energia, poiché questo processo richiede una serie complessa di enzimi; più probabilmente, le prime forme di vita devono aver ricavato il carbonio e l’energia semplicemente dalla grande varietà si molecole e ioni di cui era ricco l’ambiente in cui si erano evoluti. Vi sono due ipotesi relative al primo metabolismo energetico, entrambe si basano sul fatto che le tutte le moderne forme di vita utilizzano ATP come “valuta” energetica, pertanto è probabile che i procarioti abbiano cominciato a usare presto questo tipo di valuta energetica. Secondo la prima ipotesi l’ATP era una delle piccole molecole organiche presenti nel brodo primordiale. In uno scenario di questo tipo la prima forma di vita fu un chemioeterotrofo che soddisfa il proprio fabbisogno di carbonio ed energia assorbendo molecole organiche, incluso l’ATP, dall’ambiente circostante. Esso doveva possedere enzimi per trasformare in altri composti le molecole organi che assorbite, e per spezzare l’ATP, ed utilizzare l’energia liberata. Nell’evoluzione della vita, la prima crisi energetica si manifestò presumibilmente quando l’ATP cominciò a scarseggiare nell’ambiente. In seguito alcune cellule devono aver sviluppato la capacità di produrre enzimi che potevano rigenerare l’ ATP partendo da ADP, utilizzando l’energia liberata dalla demolizione di altri nutrienti organici ancora disponibili. Invece secondo un’altra ipotesi, che è quella più comune, nel brodo primordiale non vi era molto ADP disponibile, la prima forma di vita fu un chemioautotrofo in grado di sintetizzare il proprio ATP. Questo organismo avrebbe utilizzato anidride carbonica come fonte di carbonio, mentre avrebbe potuto ricavare energia dalle trasformazioni chimiche dei composti di zolfo e ferro, che a quell’epoca dovevano essere molto abbondanti; l’ATP potrebbe essersi generato da una forma primitiva di chemiosmosi. Fino a quell’epoca non serviva una particolare complessità o specializzazione vista la semplicità del creato, la scarsa variabilità della chimica, l’abbondanza di nutrimento, la facilità nel reperirlo e la scarsità di concorrenti. Abbiamo già detto che la seconda crisi ambientale fu dovuta all’ossigeno, ed è stato proprio questo a scatenare la simbiosi (la complessità finalizzata) come progetto metabolico di sopravvivenza. La simbiosi è una stretta associazione metabolica tra organismi di due specie diverse vantaggiosa per entrambe ( in greco significa Vivere Insieme, e per Endosimbiosi si intende che una specie vive all’interno di un’altra chiamata ospite). Vorrei sottolineare come la simbiosi rappresenti comunque qualcosa in più dell’adattamento alle condizioni mutate: l’adattamento sic et simpliciter probabilmente non avrebbe portato alla nascita degli Eucarioti, l’adattamento è una necessità per la sopravvivenza, piuttosto è la competizione per la sopravvivenza il vero motore dell’evoluzione ed a un certo punto qualcosa nel caos deterministico ha selezionato la parola d’ordine che uniti si vince ed i procarioti si sono fusi formando gli eucarioti. Quindi i cloroplasti ed i mitocondri si sono evoluti da piccoli procarioti che si erano stabiliti all’interno di procarioti più grandi (modello a “matrioska” Zimmer, Science 2009), l’evoluzione e l’ossigeno avrebbero fatto il resto consentendo a questi grandi Procarioti di diventare Eterotrofi utilizzando l’ossigeno e liberare, mediante la respirazione cellulare, la grande quantità di energia presente nelle molecole organiche. Ad un certo punto alcuni di questi piccoli procarioti potrebbero essere diventati parassiti interni di Eterotrofi più grandi, oppure potrebbero essere stati ingeriti da una cellula primitiva; se qualcuna di queste cellule più piccole fosse risultata non digeribile, essa avrebbe potuto continuare a vivere e a svolgere i processi respiratori all’interno della cellula ospite. In modo analogo i piccoli procarioti fotosintetici antenati dei cloroplasti, potrebbero aver trovato dimora all’interno di una cellula ospite più grande. Non è difficile immaginare come una simbiosi tra una cellula aerobia inglobata e una cellula ospite più grande possa essere stata vantaggiosa per entrambe. Le cellule inglobate sarebbero diventate sempre più dipendenti dalla cellula ospite per quanto riguarda le molecole e gli ioni inorganici necessari a a svolgere le attività biochimiche, mentre la cellula ospite avrebbe ricavato sempre più nutrimento dalle cellule fotosintetiche e sempre più ATP dalle cellule che svolgono i processi respiratori. Poiché le cellule di queste comunità procarioti divennero sempre più interdipendenti, esse potrebbero essersi trasformate dando vita ad un unico organismo costituito da componenti in separabili tra loro. Il modello endosimbiontico è supportato da forti prove circostanziali. I mitocondri ed i coloroplasti odierni sono per molti versi simili agli eubatteri,. Essi contengono, infatti, piccole quantità di DNA, di RNA e di ribosomi, che hanno più caratteristiche in comune con le cellule eubatteriche che con quelle degli eucarioti. Queste componenti permettono ai cloroplasti ed ai mitocondri di mantenere una certa autonomia nella loro attività, tali organuli, infatti, trascrivono e traducono il proprio DNA e si riproducono all’interno della cellula tramite un processo che assomiglia alla scissione dei batteri. Per arrivare agli Eucarioti bisogna passare però prima dai Protisti e questo ci rammenta anche l’altra condizione, oltre a quella metabolica, necessaria all’evoluzione in eucarioti, cioè al movimento. I Protisti infatti occupano un posto di primo piano nella stria della vita e sono dotati di organi per il movimento proprio. Essi si sono evoluti dai procarioti e i loro discendenti hanno dato origine alle piante, animali e funghi oltre agli attuali protisti. I protisti, organismi unicellulari, rappresentano il risultato di vari esperimenti avvenuti nel corso dell’evoluzione delle cellule eucariote. Nei protisti, eucarioti unicellulari, tutte le attività vitali avvengono all’interno di una singola cellula, negli altri eucarioti pluricellulari varie cellule specializzate svolgono funzioni differenti e sono dipendenti una dall’altra, per esempio alcune cellule conferiscono all’organismo la propria forma, mentre altre producono e procurano cibo, trasportano sostanze o consentono il movimento. La cellularità probabilmente si è evoluta all’interno del regno dei protisti nel corso di molti eventi separati, e quindi le attuali specie di alghe marine, piante, animali e funghi, si sono originate da diversi tipi di protisti unicellulari. La maggior parte delle alghe marine, alcune piante e moltissimi animali possiedono cellule flagellate ed è quindi probabile che i loro antenati protisti mobili fossero flagellati, invece i funghi non hanno flagelli e probabilmente derivano da organismi non flagellati occupando, nell’evoluzione, un momento successivo nella colonizzazione delle terre emerse come andremo a verificare nei capitoli successivi. E’ opinione comune che il legame tra gli antenati uni cellulari e i pluricellulari fossero le colonie. Un protista flagellato dotato di movimento e di energia sufficiente, colonizza per primo una nicchia ecologica, si trova talmente bene e prospera sfruttando tutte le risorse dell’habitat e adattandosi ulteriormente ad esso che forma una colonia con i suoi discendenti uniti tra di loro. In seguito le cellule della colonia si sarebbero specializzate ulteriormente rendendosi dipendenti le une con le altre e, sempre secondo i principi della simbiosi, acquisendo nuove risorse, nuovi enzimi, ancora più energia e strutture mobili, per colonizzare altri habitat: sarebbero così comparse le strutture specializzate a formare gli organi degli animali, piante e funghi superiori, che ci permetteranno, in futuro e come umani, di colonizzare l’Universo.

In pratica l’evoluzione sarebbe stata un continuo stop and go che, partendo dalla fusione primaria dettata dall’ossigeno, ha nel programma (endo) simbiotico il modello di espansione e perpetuazione della vita sulla terra; allorquando si apre un’altra nicchia ecologica la vita prima si riorganizza con la parola d’ordine UNIONE e poi procede alla COLONIZZAZIONE occupando più spazio fisico inteso come livelli di metabolismi possibili. Ovviamente, nel tempo, dovrà fare i conti con altri colonizzatori che proveranno a invadere il campo, ma se sarà rispettato il principio einsteniano (nulla si crea e nulla si distrugge ma tutto si trasforma: E=mc2), che corrisponde all’eubiosi degli ecosistemi (equilibrio simbiotico), manterrà capacità espansive e trasmissive nel futuro. Questa condizione vale anche all’inverso, tant’è che più le condizioni per la vita si fanno difficili, più il mondo dei Procarioti (batteri e virus) prende il sopravvento con le malattie.

I primi organismi pluricellulari essenzialmente alghe comparvero durante il precambriano circa 700 milioni di anni fa, un periodo di estinzione separò l’epoca cambriana da quella paleozoica, la vita ricomparve poi a partire da 500 milioni di anni fa ed era tutta acquatica, ma a partire da quell’epoca le alghe verdi che vivevano in simbiosi con dei funghi lungo le rive dei laghi diedero origine alle piante primitive.

Abbiamo visto nel primum movens l’ossigeno, ma l’ossigeno è prodotto dalle piante oltre che ad essere presente nell’acqua. Circa 500 milioni di anni fa non ce ne doveva essere molto nell’atmosfera terrestre e le prime alghe sbattute dalle onde sulla terra emersa non trovarono vita facile fino a quando non incontrarono un fungo che probabilmente come loro proveniva dall’acqua (dolce però). Il matrimonio simbiotico fu consumato in fretta, tant’è che ancora oggi esistono figli prematuri come i licheni, e fu un matrimonio di estremo interesse: infatti le alghe tramite la fotosintesi clorofilliana fornirono l’energia sufficiente e i funghi tutti i minerali cioè la materia sufficiente a originare le PRIME PIANTE che, a rigor di logica, rappresentano LA PRIMA VERA , GRANDE e FORTUNATA SIMBIOSI MUTUALISTICA oggi presente tra le piante derivate dalle alghe che producono ossigeno tramite la fotosintesi clorofilliana E I FUNGHI CHE, ORA COME ALLORA, DEGRADANO LE MATERIA VIVENTE E LA REIMMETTONO A DISPOSIZIONE DELLE PIANTE DAL MONDO MINERALE DEL NON VIVENTE.

L’espansione della vita è stata determinata, in fin dei conti, sì dall’esplosione del mondo vegetale che produce ossigeno, ma, soprattutto, dal lavoro oscuro dei funghi che riciclano la materia nella forma assimilabile dalle piante per il loro metabolismo ed anche per il nostro.

Ma un essere vivente in sostanza cosa deve fare per rimanere in vita ? riuscire a trasformare materia in energia, cioè metabolizzare, e tutti gli organismi viventi lo fanno per quella costante c del tempo data nell’equazione universale di Einstein e che vuole anche dire c come catalizzatore, acceleratore, enzima. La nostra vita, la vita di tutti gli esseri viventi, dipende da quell’enzima che in quel tempo ristretto, deve fare quel preciso lavoro affinchè si produca l’energia necessaria alle funzioni vitali del sistema.

Ma torniamo un attimo indietro: abbiamo definito il metabolismo come l’attività di produzione energetica da parte di un essere vivente, il metabolismo si compone di due momenti: a parità di materia utilizzata, l’anabolismo richiede elevate velocità per un breve periodo e produce generalmente un eccesso di energia, inversamente, nel catabolismo la velocità deve essere inferiore ma protratta nel tempo e l’energia prodotta è inferiore. Questi tre elementi (velocità, tempo di esecuzione, energia prodotta) determinano, qualora esistano substrati diversi o diversi livelli metabolici , effetti di attivazione enzimatica nel sistema completamente e altrettanto diversi. Tali concetti sono molto ben chiari ai preparatori atletici ed ai culturisti. Il tempo in un lavoro (in termini termodinamici) è un fattore essenziale non solo sulla qualità e quantità dell’energia prodotta e del substrato utilizzato, ma anche ed in generale nell’equilibrio dinamico tra input ed output. E questo equilibrio dinamico (o meglio termodinamico) che noi chiamiamo vita. E questo equilibrio dinamico è in ragione della velocità con cui degradiamo, assimiliamo, in fin dei conti METABOLIZZIAMO ciò che deve essere bruciato. E il processo di degradazione inizia e termina con i funghi e per il tramite dei funghi attraverso i suoi enzimi. ENZIMA (DAL GRECO EN:NEL ZYMA: FUNGO).

La costante tempo in cui avvengono i fenomeni metabolici è struttura temporale metabolica in cui si inseriscono gli elementi del processo evolutivo che va dai batteri alle cellule nel continuum endosimbiotico, che dà un’intepretazione olograficamente integrata al modello a “matrioska” evolutivo, determinandone anche scenari di livelli metabolici “a cipolla” passibili di interventi sequenziali che vanno dalle macro alle micromolecole, dal ponderale all’infinitesimale, dal principio chimico alla frequenza elettromagnetica fino ad arrivare alla medicina quantico/inferenziale. Questa è la Micomedicina: ristabilire la simbiosi assecondando il principio base dell’espansione della vita, individuare i livelli metabolici bloccati (organo, matrice extracellulare, matrice cellulare, nucleo), fornire funghi o enzimi del livello regolatorio immediatamente a monte di quello bloccato, far sì che il sistema uomo abbia una combustione perfetta in senso eco-sistemico: produca cioè meno scarti possibili e che tali scarti possano essere immessi in un ciclo simbiotico/biotico che apporti nuova vita e nuovo nutrimento per gli organismi viventi simbiotici ed endosimbiontici del proprio gruppo filogenetico, gli aerobi…i propri antenati.

 

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