A prima vista, gli stromatoliti e i loro stretti parenti, i tappeti microbici, possono sembrare poco più che rocce scure e antiche. In realtà, sono comunità stratificate e densamente popolate costruite da microbi. Miliardi di anni fa, prima che esistessero animali e piante, gli stromatoliti contribuirono a rilasciare alcune delle prime ossigeno nell'atmosfera terrestre. Ora, uno studio pubblicato su Current Biology suggerisce che queste formazioni insolite potrebbero anche conservare indizi su un altro importante evento nella storia della Terra: l'emergere della vita complessa.

Il professor associato Brendan Burns, microbiologo evoluzionista presso l'UNSW Sydney, fa parte di un team di ricerca che ha scoperto un microbo precedentemente sconosciuto che vive in stretta associazione con un altro organismo all'interno di questi "fossili viventi". Il progetto, co-diretto con ricercatori dell'Università di Tecnologia di Sydney e dell'Università di Melbourne, potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio un mistero evolutivo fondamentale: come cellule relativamente semplici hanno iniziato a cooperare e alla fine hanno dato origine a forme di vita molto più complesse.

"Gli stromatoliti potrebbero essere più di una 'semplice' culla della vita in cui la vita microbica primitiva fioriva", afferma il prof. Burns. "Potrebbero anche dirci come è emersa per la prima volta la vita complessa."

Gli stromatoliti e i tappeti microbici sono comparsi per la prima volta miliardi di anni fa, ma non sono scomparsi. Si formano ancora oggi a Shark Bay, un sito patrimonio mondiale dell'umanità nell'Australia occidentale. I campioni raccolti lì hanno portato il prof. Burns e i suoi colleghi a isolare un membro degli archaea di Asgard, un gruppo insolito di microbi ritenuti strettamente correlati agli antenati degli eucarioti, le cellule che compongono tutte le piante e gli animali, inclusi gli esseri umani.

Un'idea di lunga data in biologia propone che la prima cellula eucariotica si sia sviluppata attraverso una partnership intima tra un antico archaeon e un batterio. Secondo questa teoria, un organismo alla fine ha inglobato l'altro, e quella relazione ha infine prodotto i mitocondri, le strutture che producono energia all'interno delle cellule complesse. Tuttavia, gli scienziati non hanno avuto prove dirette che mostrassero come potesse essere realmente una tale partnership primitiva. La nuova ricerca fornisce la prima prova visiva di un archaeon di Asgard che interagisce fisicamente con un batterio attraverso connessioni estremamente sottili, simili a tubi, chiamate nanotubi.

"Questo potrebbe essere un piccolo modello per come questi tipi di partnership sono iniziati e alla fine hanno formato gli eucarioti", afferma il prof. Burns.

Il sequenziamento genetico ha mostrato che il DNA degli organismi era presente nei campioni, ma far crescere i microbi in laboratorio per studiarli direttamente si è rivelato molto più difficile. "Ci sono voluti quattro o cinque anni in laboratorio", dice il prof. Burns. "Molto tempo, ottimizzando e inseguendo diverse ombre." Gli archaea di Asgard sono notoriamente difficili da coltivare lontano dai loro habitat naturali. I ricercatori non sono riusciti a far crescere gli organismi da soli, e il prof. Burns afferma che questa difficoltà potrebbe essa stessa rivelare qualcosa di importante sulla loro biologia. "Il fatto che non siamo mai riusciti a ottenere questi organismi in coltura pura è probabilmente perché dipendono sempre da altri organismi per sopravvivere", dice.

I ricercatori alla fine hanno fatto progressi usando la criotomografia elettronica, un metodo di imaging 3D ad alta risoluzione in grado di rivelare strutture su scala di un milionesimo di millimetro. Le immagini mostravano l'archaeon e il batterio fisicamente collegati da nanotubi batterici. I ricercatori hanno anche osservato l'archaeon produrre catene di vescicole gemmate insieme a elaborate strutture tubolari. I due microbi sembravano completarsi a vicenda chimicamente, con ciascuno che produceva composti che l'altro poteva usare, inclusi vitamine, nutrienti e idrogeno.

Il coautore, il professor associato Debnath Ghosal dell'Università di Melbourne, afferma che catturare direttamente un'interazione tra un archaeon di Asgard e un batterio è particolarmente significativo. "Questa scoperta ci avvicina di qualche passo alla comprensione di come la cooperazione