I funghi hanno creato le basi per la vita sulla terraferma milioni di anni prima della comparsa delle piante: come cambia la storia dell’evoluzione

I funghi potrebbero aver creato le basi per la vita sulla terraferma oltre un miliardo di anni fa, molto prima della comparsa delle piante terrestri. La nuova datazione, illustrata in una ricerca pubblicata su Nature Ecology & Evolution, colloca il primo antenato comune dei funghi centinaia di milioni di anni prima di quanto si pensasse, riscrivendo la storia della vita complessa sulla terraferma.

I funghi e l’evoluzione della vita multicellulare complessa

Sappiamo ancora pochissimo dei funghi: a fronte delle circa 148.000 specie descritte, si stima che ne esistano tra 2,2 e 3,8 milioni. Le specie potenzialmente dannose per le piante sono migliaia, quelle potenzialmente patogene per l’uomo 300.

Quelli che riusciamo a vedere, nei periodi in cui possiamo vederli, appaiono immobili e ancorati al suolo, perciò per secoli li abbiamo considerati affini alle piante. Oggi sappiamo che i funghi sono più strettamente imparentati con gli animali che con gli organismi vegetali: biologia molecolare e indagini genetiche hanno permesso di collocarli nello stesso clade degli animali, quello degli Opisthokonta (dal greco, “che hanno un flagello posteriore”). Funghi e animali, quindi, hanno un antenato comune più recente rispetto a quello condiviso anche con le piante.

Inizialmente, anche i funghi erano microbi marini unicellulari. Come gli altri organismi multicellulari, sono evoluti aumentando le loro dimensioni e la loro complessità. La loro interazione con le piante ha quindi modellato l’ecologia terrestre, modificando anche l’atmosfera: a lungo si è ipotizzato che i funghi e le piante abbiano colonizzato la terraferma in simbiosi mutualistica, creando le condizioni per la successiva radiazione della vita macroscopica.

Una nuova ricerca dell’Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), però, potrebbe riscrivere la storia evolutiva dei funghi e cambiare ancora una volta la nostra ricostruzione della storia della vita sulla Terra. Secondo la nuova datazione, infatti, i funghi hanno iniziato a diversificarsi centinaia di milioni di anni prima della comparsa delle piante terrestri.

L’orologio molecolare per datare i funghi (e il problema dei fossili)

L’emergere degli organismi multicellulari non fu semplicemente una questione di aggregazione cellulare: quella laboriosa rivoluzione permise alle cellule di assumere funzioni specializzate e di organizzarsi in organi e tessuti, dando vita agli organismi per come li conosciamo – un balzo evolutivo enorme, che si è manifestato indipendentemente in ognuno dei cinque gruppi principali in cui sono classificati i viventi.

Come spiega Gergely János Szöllősi, tra gli autori dello studio, capire quando e come i diversi gruppi biologici abbiano raggiunto la vita multicellulare complessa è fondamentale per ricostruire la storia della vita sulla Terra. Per la maggior parte di questi gruppi, i fossili agiscono da calendario geologico stabilendo dei punti di ancoraggio nel tempo profondo della storia evolutiva.

I reperti rivelano una precisa cronologia dell’evoluzione della complessità: le alghe rosse, per esempio, sono comparse circa 1,6 miliardi di anni fa, come suggerito dai ritrovamenti indiani; gli animali, come attestato dai fossili di Ediacara, sono arrivati circa 600 milioni di anni fa; le piante terrestri hanno iniziato a colonizzare la terraferma circa 470 milioni di anni fa, lo sappiamo grazie al ritrovamento di minuscole spore fossili.

Esiste però una macroscopica eccezione: i corpi morbidi e filamentosi dei funghi hanno lasciato ben pochi fossili da analizzare, perciò il regno dei Fungi è rimasto a lungo un enigma per i paleontologi. A differenza di animali e piante, inoltre, i funghi hanno evoluto il tratto della multicellularità complessa più volte, da diversi antenati unicellulari, il che rende ancora più difficile individuare un evento di origine unico o riconoscibile nei pochi fossili disponibili.

Per colmare queste lacune, i ricercatori hanno utilizzato un “orologio molecolare”, una tecnica che utilizza il tasso di mutazione delle biomolecole (DNA, RNA o proteine) per stimare il momento in cui diverse specie si sono differenziate da un antenato comune.

Il trasferimento genico orizzontale nella datazione dei funghi

Per calibrare un orologio molecolare, gli scienziati devono disporre di punti di ancoraggio (calibration points), ovvero di date certe, che possono derivare soltanto dalla documentazione fossile o da eventi geologici noti. Per usare questo strumento coi funghi, quindi, bisognava trovare una nuova fonte di dati che compensasse la carenza di informazioni fossili.

Il team di ricerca guidato dall’OIST ha affrontato questo problema incorporando nell’equazione il trasferimento genico orizzontale, cioè il (raro) movimento di materiale genetico tra organismi non imparentati tra loro.

“Mentre i geni vengono normalmente trasmessi “verticalmente” da genitore a figlio, l’HGT è come un gene che salta “lateralmente” da una specie all’altra. Questi eventi forniscono potenti indizi temporali. Se si scopre che un gene della linea A è passato alla linea B, si stabilisce una regola chiara: gli antenati della linea A devono essere più antichi dei discendenti della linea B”,

spiega Szöllősi. Ebbene, il team è riuscito a identificare 19 trasferimenti del genere, stabilendo ben 17 relazioni “più vecchio/più giovane” che, insieme ai reperti fossili, hanno contribuito a determinare e delimitare la cronologia dell’antichissimo regno dei funghi.

I funghi sono molto più antichi di quanto pensavamo

Le nuove analisi suggeriscono un antenato comune dei funghi risalente a circa 1,4-0,9 miliardi di anni fa, centinaia di milioni di anni prima di quanto ipotizzato fino a oggi (gli studi più recenti li collocano tra i 980 e i 650 milioni di anni fa) – una scoperta che lascia ipotizzare un lungo preludio di interazioni tra funghi e alghe avvenuto molto prima della comparsa delle piante.

“I funghi gestiscono gli ecosistemi: riciclano i nutrienti, interagiscono con altri organismi e talvolta causano malattie. Individuando la loro cronologia, si nota che i funghi si stavano diversificando molto prima delle piante, in linea con le prime collaborazioni con le alghe che probabilmente hanno contribuito ad aprire la strada agli ecosistemi terrestri”,

spiega il Dott. Lénárd L. Szánthó, tra gli autori della ricerca.

La nuova datazione modifica profondamente la storia della vita sulla terraferma: i funghi erano già presenti centinaia di milioni di anni prima che le prime vere piante attecchissero, e probabilmente interagivano con le alghe in comunità microbiche. Questa lunga fase preparatoria, spiegano gli scienziati, potrebbe essere stata essenziale per rendere abitabili i continenti della Terra.

Demolendo le rocce e ciclando i nutrienti, questi antichi funghi potrebbero essere stati i primi veri ingegneri degli ecosistemi, gli artefici del suolo che ospitò le prime forme di vita vegetale complessa. Le piante, quindi, non colonizzarono miracolosamente una terra arida e desolata, ma un mondo che era stato preparato per loro dall’antichissima e costante attività dei funghi.

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