Come si è evoluto il sistema immunitario che oggi protegge l’organismo da virus, batteri e tumori? Per rispondere a questa domanda, un gruppo di ricercatori dell’Università di Kyoto ha compiuto un vero e proprio viaggio nel tempo, ricostruendo la storia evolutiva delle cellule del sangue fino a un lontanissimo antenato unicellulare vissuto circa 700 milioni di anni fa, quando gli animali complessi dovevano ancora comparire sulla Terra.
Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), non rappresenta soltanto un importante risultato nel campo della biologia evolutiva, ma potrebbe anche aprire nuove prospettive per comprendere l’origine di numerose malattie, compresi alcuni tipi di tumore e le patologie del sistema immunitario.
Un albero genealogico delle cellule del sangue
Le cellule del sangue costituiscono una delle popolazioni cellulari più diversificate del nostro organismo. Ognuna svolge compiti altamente specializzati: alcune combattono le infezioni, altre trasportano ossigeno, altre ancora intervengono nella coagulazione o regolano le risposte infiammatorie.
Fino a oggi era noto il ruolo svolto da ciascun tipo cellulare, ma molto meno chiaro risultava il percorso evolutivo che aveva portato alla loro comparsa.
Per affrontare il problema, i ricercatori giapponesi hanno sviluppato un innovativo metodo computazionale capace di confrontare le caratteristiche molecolari delle cellule ematiche appartenenti a numerose specie animali, dalle più semplici alle più evolute.
L’obiettivo era ricostruire una sorta di albero genealogico delle cellule del sangue, individuando le relazioni evolutive che le legano tra loro.
I macrofagi: i primi difensori della vita
L’analisi ha portato a un risultato sorprendente.
Secondo il modello ricostruito dagli studiosi, le prime cellule del sangue a comparire durante l’evoluzione sarebbero stati i macrofagi, considerati ancora oggi uno dei pilastri del sistema immunitario innato.
Queste cellule rappresentano una sorta di squadra di pronto intervento dell’organismo. Sono infatti in grado di riconoscere, inglobare e distruggere batteri, virus, cellule morte e detriti cellulari attraverso un processo chiamato fagocitosi.
La loro origine antichissima suggerisce che la capacità di eliminare rapidamente agenti estranei costituisca uno dei meccanismi di difesa più primitivi sviluppati dagli organismi multicellulari.
Dall’immunità innata alle difese più sofisticate
Nel corso di centinaia di milioni di anni, dai macrofagi si sarebbero progressivamente differenziati altri tipi cellulari.
Tra questi figurano i mastociti, cellule coinvolte nelle reazioni infiammatorie e nelle allergie, capaci di rilasciare sostanze come l’istamina quando l’organismo entra in contatto con allergeni o agenti patogeni.
Successivamente sarebbero comparsi i linfociti T, protagonisti dell’immunità adattativa, capaci di riconoscere in modo estremamente selettivo cellule infette o tumorali e di coordinare risposte immunitarie altamente specializzate.
Lo studio suggerisce inoltre che anche i globuli rossi, responsabili del trasporto dell’ossigeno, e le piastrine, indispensabili per la coagulazione del sangue, derivino dallo stesso percorso evolutivo.
Il caso particolare dei linfociti B
L’analisi ha però evidenziato un’eccezione significativa.
I linfociti B, le cellule incaricate della produzione degli anticorpi, sembrano infatti aver seguito una traiettoria evolutiva differente rispetto agli altri elementi del sangue.
Questo dato suggerisce che alcune delle funzioni più sofisticate del sistema immunitario adattativo possano essersi evolute in modo indipendente, probabilmente come risposta alla crescente complessità delle infezioni incontrate dagli organismi nel corso dell’evoluzione.
Una scoperta che aiuta a comprendere come il sistema immunitario non sia nato improvvisamente, ma sia il risultato di un lungo processo di innovazione biologica durato centinaia di milioni di anni.
Un viaggio che parte da un organismo unicellulare
Secondo gli autori dello studio, tutte queste trasformazioni affondano le proprie radici in un antenato unicellulare vissuto circa 700 milioni di anni fa, prima ancora dell’esplosione della biodiversità animale avvenuta durante il periodo Cambriano.
Questo significa che alcune delle caratteristiche fondamentali delle nostre cellule immunitarie potrebbero essere molto più antiche della comparsa degli stessi vertebrati.
L’evoluzione, infatti, non crea continuamente strutture completamente nuove, ma tende a modificare e riutilizzare meccanismi biologici già esistenti, adattandoli a nuove funzioni.
Dall’evoluzione alla medicina
L’importanza dello studio va ben oltre la semplice ricostruzione storica.
Conoscere le relazioni evolutive tra le cellule del sangue significa comprendere meglio i meccanismi molecolari che regolano il loro sviluppo e il loro funzionamento.
Molte malattie, infatti, derivano proprio da alterazioni dei processi di differenziamento cellulare.
Le leucemie, ad esempio, nascono quando le cellule ematopoietiche perdono il controllo della propria proliferazione. Analogamente, molte patologie autoimmuni dipendono da errori nello sviluppo o nella regolazione delle cellule immunitarie.
Anche il rapporto tra sistema immunitario e tumori rappresenta oggi uno dei campi più promettenti della medicina. Le moderne immunoterapie sfruttano proprio la capacità dei linfociti T di riconoscere e distruggere le cellule tumorali.
Ricostruire la loro storia evolutiva potrebbe quindi aiutare a individuare nuovi bersagli terapeutici e comprendere meglio perché alcune cellule risultino più efficaci di altre nella risposta contro il cancro.
Un nuovo capitolo della biologia evolutiva
Lo studio dell’Università di Kyoto dimostra come la biologia evolutiva rappresenti uno strumento fondamentale anche per la medicina del futuro.
Ricostruire l’albero genealogico delle cellule del sangue significa infatti comprendere l’origine dei meccanismi che ancora oggi regolano il funzionamento del nostro organismo.
Ogni scoperta sul passato dell’evoluzione contribuisce a chiarire il presente della biologia e offre nuove opportunità per sviluppare terapie sempre più mirate, personalizzate ed efficaci.
In fondo, la storia delle nostre cellule è anche la storia della vita sulla Terra: un racconto lungo centinaia di milioni di anni che continua ancora oggi a fornire preziose indicazioni per la salute dell’uomo.
Bibliografia
- K. Kuroda et al. Evolutionary reconstruction of blood cell lineages across metazoans. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 2025.
- University of Kyoto. Tracing the evolutionary origins of blood cells. Comunicato stampa, 2025.
- Alberts B. et al. Molecular Biology of the Cell. Garland Science, ultima edizione.
- Murphy K., Weaver C. Janeway’s Immunobiology. Garland Science, ultima edizione.
- Abbas A.K., Lichtman A.H., Pillai S. Cellular and Molecular Immunology. Elsevier, ultima edizione.
