Oggi, la scienza ha compiuto un passo avanti straordinario nel campo della biologia sintetica. Dopo anni di tentativi infruttuosi, un gruppo di ricercatori è riuscito a indurre cellule animali a fotosintetizzare, un processo che fino ad ora era esclusivo delle piante e di alcuni tipi di alghe. Questo risultato, sebbene limitato a cellule coltivate in laboratorio, apre la strada a potenziali applicazioni in campo medico e nella produzione di carne coltivata.
La Sfida della Fotosintesi nelle Cellule Animali
Il Ruolo dei Cloroplasti
Le piante e le alghe utilizzano i cloroplasti per catturare l’energia solare, combinandola con acqua e anidride carbonica per produrre carboidrati, rilasciando ossigeno come sottoprodotto. Questo processo, noto come fotosintesi, è fondamentale per la crescita delle piante. Da tempo, gli scienziati sognano di creare animali fotosintetici, che potrebbero nutrirsi autonomamente e contribuire a ridurre l’impronta di carbonio.
Ostacoli Biologici
Uno dei principali ostacoli a questo sogno è rappresentato dal sistema immunitario degli animali, che tende a distruggere i cloroplasti non appena vengono introdotti nelle cellule. Inoltre, anche se i cloroplasti riuscissero a sopravvivere a questo attacco, è improbabile che possano funzionare efficacemente nell’ambiente relativamente caldo delle cellule animali, dove le temperature si aggirano intorno ai 37°C.
La Svolta: Cloroplasti di Alga Rossa
Una Soluzione Innovativa
Per superare questi ostacoli, i ricercatori hanno utilizzato cloroplasti isolati da un tipo di alga rossa primitiva chiamata Cyanidioschyzon merolae, nota anche come schyzon. Questa alga cresce in sorgenti termali vulcaniche in Italia ed è in grado di fotosintetizzare a temperature superiori ai 37°C. Invece di forzare l’ingresso di questi cloroplasti nelle cellule animali, il team li ha aggiunti a una coltura che è stata poi somministrata a cellule ovariche di criceto cinese.
Risultati Promettenti
I risultati dello studio, pubblicati di recente, mostrano che dopo due giorni di co-coltivazione, l’uno percento delle cellule aveva incorporato sette o più cloroplasti, diventando “ricche di cloroplasti”. Un ulteriore 20 percento delle cellule conteneva tra uno e tre cloroplasti. Questi cloroplasti importati hanno mostrato attività per altri due giorni, durante i quali le cellule ospiti hanno mostrato una crescita accelerata, suggerendo che la fotosintesi stava effettivamente avvenendo.
Implicazioni Future e Sfide Rimanenti
Verso una Società Carbon-Neutrale
Gli autori dello studio sottolineano che questa è la prima volta che l’attività fotosintetica dei cloroplasti è stata misurata in cellule di mammiferi. Il ricercatore principale, Sachihiro Matsunaga, ha dichiarato che le cellule ”planimal” potrebbero essere rivoluzionarie, aiutandoci a raggiungere una “trasformazione verde” verso una società più carbon-neutral.
Ostacoli da Superare
Nonostante l’entusiasmo per questa scoperta, ulteriori osservazioni hanno rivelato che i cloroplasti importati hanno iniziato a degradarsi dopo due giorni e sono stati completamente distrutti entro il quarto giorno. Pertanto, è necessario un lavoro ulteriore per perfezionare la tecnica, anche se i ricercatori sono fiduciosi che il loro approccio basato sulla biologia sintetica possa costituire una base per la creazione di cellule animali artificialmente fotosintetiche.
Applicazioni in Medicina e Produzione Alimentare
Matsunaga ritiene che questa tecnologia possa rivoluzionare l’ingegneria cellulare e tissutale, in particolare nella produzione di tessuti coltivati in laboratorio, come organi artificiali, carne artificiale e fogli di pelle. Attualmente, la creazione di tali prodotti cellulari multistrato è complicata dalla mancanza di ossigeno tra gli strati, che inibisce la divisione cellulare e limita la crescita. Tuttavia, Matsunaga suggerisce che “mescolando cellule impiantate con cloroplasti, l’ossigeno potrebbe essere fornito alle cellule attraverso la fotosintesi, migliorando le condizioni all’interno del tessuto per consentire la crescita.”
sebbene sia improbabile che il bestiame fotosintetico appaia presto nelle fattorie, le cellule “planimal” potrebbero comunque svolgere un ruolo significativo sia nella produzione alimentare che nella medicina.
