Una relazione sorprendente: perché i funghi e gli esseri umani hanno così tanto in comune dal punto di vista genetico

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Nuovi studi sulla genetica dei funghi e dell’uomo rivelano un numero sorprendentemente elevato di punti in comune – molti più di quanto si potrebbe supporre a prima vista.
Hai mai pensato ai tuoi bis-bis-bisnonni? Probabilmente non erano funghi. O forse sì? Ciò che sembra incredibile è confermato dalla scienza: la genetica dei funghi e quella umana sono più strettamente correlate tra loro rispetto a quanto lo siano i funghi con le piante accanto alle quali spesso crescono nel bosco. Uno sguardo affascinante sulla nostra parentela biologica, che va ben oltre l’aura mistica del bosco!

Un’antica separazione - La scoperta della vera relazione tra funghi e genetica umana

Per molto tempo i funghi sono stati considerati semplicemente come una specie di piante. È comprensibile: crescono dal terreno, sono per lo più stazionari e presentano spesso strutture simili a foglie o a steli. Ma la ricerca moderna, in particolare la genetica (la scienza che studia i geni e l’ereditarietà), ha rivoluzionato questa concezione. Ha portato alla luce che i funghi costituiscono un gruppo di organismi a sé stante, che non può essere chiaramente classificato né nel regno animale né in quello vegetale.

Infatti, alcuni studi dimostrano che i funghi e gli esseri umani hanno antenati comuni che non condividono con le piante. Entrambi – funghi ed esseri umani – apparteniamo al cosiddetto supergruppo degli Opisthokonta (termine con cui i biologi indicano un gruppo molto ampio di organismi che condividono un antenato comune). Questa stretta parentela è stata dimostrata già nel 1993 dai biologi Baldauf e Palmer sulla base di diverse proteine: secondo tali studi, animali e funghi formano un gruppo comune che si distingue nettamente dalle piante. La separazione evolutiva, ovvero il momento in cui i nostri percorsi evolutivi si sono divisi, risale a ben 1,1 miliardi di anni fa. Si tratta di un arco di tempo che supera la nostra capacità di immaginazione, eppure le radici comuni sono rimaste profondamente radicate nella nostra storia biologica.

Geni comuni, funzioni comuni: cosa unisce funghi ed esseri umani

Queste scoperte genetiche non sono solo nozioni astratte, ma si traducono in sorprendenti punti in comune fondamentali, che vanno ben oltre ciò che ci si aspetterebbe da specie apparentemente così diverse. Sono proprio queste caratteristiche biologiche condivise a mettere in luce il nostro profondo legame evolutivo:

Bilancio energetico: glicogeno anziché amido

• Una differenza fondamentale rispetto alle piante è il modo in cui i funghi e gli esseri umani immagazzinano l’energia. Mentre le piante utilizzano l’amido come riserva di energia (da qui il pane fatto con i cereali), i funghi e gli esseri umani si affidano al glicogeno (noto anche come "amido animale"). Il glicogeno è una forma altamente ramificata di glucosio (zucchero) che può essere mobilitata rapidamente. Questo è metabolicamente (metabolicamente) più efficiente per organismi come gli animali che hanno bisogno di muoversi o i funghi che rispondono rapidamente alle fonti di nutrimento in ambienti complessi. Consente un rilascio più rapido di energia quando è necessaria.

Respirazione non complicata: ossigeno in entrata, CO2 in uscita

• I funghi e gli esseri umani sono sulla stessa lunghezza d’onda anche per quanto riguarda la respirazione: entrambi consumano ossigeno e rilasciano anidride carbonica. Si tratta di un processo fondamentale della respirazione cellulare, in cui si ottiene energia dai nutrienti. Le piante, invece, effettuano la fotosintesi, in cui assorbono anidride carbonica e rilasciano ossigeno - un’altra differenza fondamentale.

Blocchi strutturali: chitina

• Chi avrebbe mai pensato che condividiamo un blocco di costruzione con gli insetti? I funghi formano il robusto polimero chitina nelle loro pareti cellulari. La chitina è un componente tenace e resistente che si trova non solo negli esoscheletri (scheletro esterno) degli insetti, ma anche nei gusci dei crostacei o dei calamari. Questa caratteristica sottolinea ancora una volta la netta distinzione dalle piante, le cui pareti cellulari sono costituite principalmente da cellulosa.

Corrispondenza genetica: metà uomo e metà fungo?

• In uno studio molto apprezzato condotto nel 2015 dai ricercatori dell’Università del Texas ad Austin, gli scienziati guidati da Aashiq Kachroo ed Edward Marcotte hanno sostituito uno per uno oltre 400 geni essenziali del lievito con la loro controparte umana: in quasi la metà dei casi la sostituzione ha funzionato, il lievito è rimasto in grado di sopravvivere.

Comunicazione cellulare: linguaggio simile

• Esistono paralleli anche a livello microscopico. Gli esperimenti dimostrano che alcuni tipi di funghi reagiscono allo stress e comunicano attraverso messaggeri chimici sorprendentemente simili alle vie di segnalazione delle cellule umane. Si tratta degli stessi meccanismi di trasmissione delle informazioni che si sono dimostrati validi nel corso dell’evoluzione.

Queste profonde somiglianze nella genetica dei funghi e degli esseri umani sono una forte indicazione della nostra comune ascendenza e suggeriscono che il regno dei funghi non è solo un regno di "piccoli aiutanti" nella foresta, ma un vero e proprio regno biologico fratello.

Più di una semplice curiosità - Le implicazioni di vasta portata dei funghi e della genetica umana

Lo studio dei funghi e della genetica umana non è solo un viaggio nel nostro passato, ma anche una bussola per il nostro futuro. La realizzazione di questa profonda connessione biologica ha smesso da tempo di essere una semplice curiosità accademica. Apre le porte a sviluppi rivoluzionari che hanno il potenziale di cambiare permanentemente il nostro mondo in medicina, scienza dei materiali e tecnologia.

Una rivoluzione nella medicina: dalla penicillina alla ricerca sui principi attivi

L’importanza medica dei funghi non è affatto una novità. La scoperta della penicillina nel 1928 grazie al fungo Penicillium notatum, che ha inaugurato l’era degli antibiotici, è probabilmente l’esempio più noto. Tuttavia, la ricerca su questa famiglia di organismi rivela costantemente nuove potenzialità…

Neurofarmacologia: anche i principi attivi psicoattivi dei funghi, come la psilocibina, sono oggetto di un’intensa ricerca neuroscientifica. Particolarmente interessante in questo contesto è la somiglianza molecolare delle vie di segnalazione: la psilocibina si lega ai recettori della serotonina nel cervello, la stessa classe di recettori che svolge un ruolo anche nella regolazione endogena dell’umore e della percezione.

Questa somiglianza strutturale rende i principi attivi dei funghi un campo di ricerca molto seguito nelle neuroscienze moderne.

Altri punti interessanti in relazione ai funghi e alla genetica umana

A quanto pare, i funghi facevano parte della dieta umana già nelle prime fasi della storia dell’umanità: le analisi del tartaro dentale indicano che i gruppi di cacciatori-raccoglitori consumavano funghi, nonostante la scarsa conservabilità dei resti organici. Ciò è in linea con l’idea di una vicinanza genetica tra funghi e animali: entrambi condividono numerosi fondamenti biochimici, come ad esempio determinate famiglie di enzimi e vie metaboliche.

Alcuni ricercatori sostengono che questa vicinanza molecolare potrebbe contribuire all’elevata tolleranza generale di molti funghi commestibili. In parole povere, l’organismo umano non "riconosce" le strutture e i metaboliti fungini come completamente estranei: un bel ponte tra la pratica della cucina e la biologia molecolare che colloca il nostro uso precoce dei funghi come fonte di cibo in un contesto genetico più ampio.

Una piccola digressione, anch’essa affascinante:

Materiali sostenibili dal micelio: la rivoluzione verde

L’affascinante rete dei funghi - il micelio (l’insieme di tutte le cellule filamentose di un fungo, spesso nascoste sottoterra) - racchiude un immenso potenziale per un futuro più sostenibile. Ricercatori e aziende stanno coltivando reti fungine sui rifiuti organici per produrre materiali rivoluzionari:

• Pelle e imballaggi: Il micelio può essere utilizzato per produrre materiali che assomigliano alla pelle o al polistirolo. Esempi noti sono la MycoLeather (pelle di fungo) o le soluzioni di imballaggio di aziende come Ecovative Design, completamente biodegradabili.
• Materiali da costruzione del futuro: il micelio può essere pressato in blocchi solidi, adatti come isolanti e persino come materiali da costruzione. Sono leggeri, resistenti al fuoco e completamente compostabili.
• Vantaggi ambientali: Rispetto ai prodotti convenzionali, questi materiali richiedono una quantità di energia e di acqua significativamente inferiore e causano meno emissioni di CO2 durante la loro produzione.

Un esempio affascinante è il fungo Pestalotiopsis microspora, in grado di decomporre il poliuretano, una plastica di uso comune. Scoperto originariamente nella foresta pluviale ecuadoriana, questo fungo ha una capacità unica di scomporre la plastica anche in condizioni di scarsa ossigenazione. Ciò apre interessanti possibilità di ridurre i rifiuti di plastica in modo naturale e di combattere l’inquinamento ambientale a lungo termine. La ricerca su questi funghi amplia la nostra comprensione del biorisanamento e potrebbe fornire un importante impulso per soluzioni ecologiche in futuro.

IA e modellazione computerizzata: Ispirazione dalla foresta

Questa sorprendente affinità genetica e le intuizioni che ne derivano ci invitano ad ampliare la nostra prospettiva. I funghi sono molto più che semplici decompositori del bosco o potenziali rimedi curativi. Sono maestri silenziosi, il cui modo di vivere può insegnarci preziose lezioni sull’interconnessione, la resilienza e i cicli della vita.

I funghi come "nodi biologici di Internet": rete e comunicazione

Pensate al micelio, la rete sotterranea dei funghi. Permea il suolo della foresta in modo incredibile e collega alberi e piante a grandi distanze. Questo affascinante sistema viene spesso definito "wood wide web" o "internet biologico". Attraverso questa rete è possibile scambiare nutrienti e persino informazioni tra le piante. Gli alberi forti, ad esempio, possono rifornire di sostanze nutritive le piccole piantine.

Insegnamento sull’interconnessione: questa affinità ci dimostra, a livello scientifico, che siamo legati più profondamente di quanto immaginiamo. Il micelio ci insegna, a livello pratico, come tutto in un ecosistema sia interconnesso. Ci ricorda che nessun essere vivente è un’isola, ma parte di un tutto più grande. Forse uno spunto di riflessione per la nostra società umana?

L’arte della decomposizione: la vita dalla decomposizione

I funghi svolgono un ruolo indispensabile in ogni ecosistema: sono i riciclatori e i decompositori. Trasformano il materiale organico morto - piante morte, tronchi d’albero, foglie cadute - in terreno fertile e in sostanze nutritive che rendono possibile una nuova vita. Senza di loro, le foreste soffocherebbero sotto il loro stesso peso.

Insegnare il ciclo: i funghi ci mostrano l’eterno ciclo di crescita e decadenza. Nulla va veramente perduto, ma solo trasformato. Questa resilienza e capacità di creare costantemente qualcosa di nuovo dal vecchio è una profonda saggezza che possiamo applicare anche alle nostre situazioni di vita.

Gestire la complessità: la semplicità in profondità

L’apparente semplicità di un fungo che spunta dal terreno nasconde un’immensa complessità biochimica e una capacità di adattamento estremamente intelligente. I funghi possono adattarsi alle condizioni più estreme e sono maestri di reazioni biochimiche che stiamo imparando a comprendere solo lentamente.

La lezione dell’adattamento: questa vicinanza evolutiva e il suo funzionamento ci insegnano che la complessità non implica necessariamente il caos e che spesso sono proprio le forme semplici a possedere la maggiore capacità di sopravvivenza.

Questa conoscenza cambia la nostra visione della natura e, in ultima analisi, di noi stessi. La prossima passeggiata nel bosco potrebbe non essere più la stessa se sappiamo che i nostri parenti biologici ci aspettano sul suolo della foresta, condividendo una storia di miliardi di anni.

Funghi e genetica umana Conclusione: Uno sguardo al suolo della foresta, uno sguardo a noi stessi

Il viaggio attraverso il mondo dei funghi e della genetica umana ci ha mostrato che le nostre ipotesi sulla vita sulla terra devono essere esaminate di volta in volta. Quella che a prima vista sembra una semplice pianta si rivela una creatura complessa, più vicina a noi a livello fondamentale di quanto ci aspetteremmo da un organismo del regno vegetale. Le profonde intuizioni su caratteristiche come l’immagazzinamento del glicogeno, la formazione della chitina e le analogie della respirazione cellulare sono più che affascinanti dettagli scientifici: sono il risultato di oltre un miliardo di anni di storia evolutiva condivisa.

Questa inaspettata affinità genetica ha implicazioni di vasta portata. Non solo stimola lo sviluppo di nuovi farmaci – da approcci rivoluzionari nella psicoterapia ai fattori di crescita nervosa –, ma ci indica anche la strada verso un futuro più sostenibile grazie a biomateriali innovativi e a un biorisanamento efficace.

In definitiva, i funghi ci invitano a vedere la natura con occhi nuovi e a riconoscere la nostra interconnessione con tutta la vita su questo pianeta. Sono gli architetti silenziosi che mantengono l’equilibrio degli ecosistemi e, attraverso la loro biologia unica, ci insegnano come funzionano i cicli, come ci si adatta e come dal passare del tempo crescono sempre nuove cose.

Quindi, la prossima volta che vedrete un fungo nella foresta o ne scoprirete uno nel mercato biologico, ricordate: non è solo un organismo. È uno dei nostri parenti biologici più antichi e affascinanti, un lavoratore silenzioso che ha sostenuto la vita su questo pianeta per eoni e forse ci dice più cose su noi stessi di quanto abbiamo mai osato sognare. I funghi e la genetica umana è un capitolo emozionante del grande libro della vita che nasconde ancora molti segreti.

Glossario: breve spiegazione dei termini tecnici

Opistoconti: un supergruppo biologico di organismi con un antenato comune, di cui fanno parte sia gli animali (e quindi l’uomo) sia i funghi.

Glicogeno: una forma di accumulo altamente ramificata del glucosio (zucchero) che animali e funghi utilizzano per ottenere energia rapidamente – comunemente chiamato anche “amido animale”.

Chitina: un polimero resistente che costituisce le pareti cellulari dei funghi e gli scheletri esterni di insetti e crostacei.

Fotosintesi: il processo attraverso il quale le piante assorbono anidride carbonica, rilasciano ossigeno e, con l’aiuto della luce solare, ricavano energia da queste sostanze – a differenza della respirazione cellulare di animali, esseri umani e funghi.

Micelio: la fitta rete, spesso sotterranea, di cellule filiformi che costituisce un fungo – la vera e propria “pianta fungina”, di cui il corpo fruttifero visibile rappresenta solo una piccola parte.

Biorisanamento: l’impiego di organismi viventi (in questo caso funghi) per degradare o neutralizzare biologicamente le sostanze inquinanti presenti nell’ambiente.

Ortologo: un gene presente in due specie diverse, che discende dallo stesso antenato comune e che, nella maggior parte dei casi, svolge una funzione simile.

Esami complementari

Kachroo, A. H. et al. (2022): Lievito umanizzato per modellare la biologia, le malattie e l’evoluzione umana. Articolo di sintesi dello stesso gruppo di ricerca che riassume lo stato attuale del "lievito umanizzato" come sistema modello per la biologia umana.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9194483/

Laurent, J. M. et al. (2020): Umanizzazione dei geni del lievito con ortologhi umani multipli. Approfondisce la questione di come le varianti geniche umane presenti in più copie (paraloghi) si differenzino dal punto di vista funzionale nel modello del lievito.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7259792/

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