I segreti della cellula

Il lavoro continuo e armonioso delle cellule

 

Mentre leggi tranquillamente queste righe, un turbine di attività ferve nel tuo corpo.

Ogni secondo, milioni di nuove cellule, invisibili e inavvertite, nascono dall’instancabile processo di rinnovamento dell’organismo.

Poiché sono i “mattoni” di cui è fatta tutta la materia vivente, le cellule possono compiere trasformazioni chimiche che portano alla nascita di prodotti infinitamente complessi come le vitamine, gli ormoni, le proteine.

Le cellule compiono veri miracoli di “tecnica biologica”, basti pensare all’ovulo umano.

Nell’attimo della fecondazione, questa cellula determina esattamente il tipo di essere umano che dovrà nascere, fin nei particolari dell’ondulazione dei capelli e del colore degli occhi.

Sulle straordinarie capacità delle cellule, il biologo Clarence Cook Little ha scritto:

Le molteplici attività che si svolgono in una metropoli sono noti a tutti. Sembra impossibile che nel nostro organismo si svolga tranquillamente e di continuo uno straordinario e ancor più complicato processo di fabbricazione, d’immagazzinaggio, di riparazione, di comunicazione, di trasporto, di sorveglianza, di sgombero, di rifiuti, di amministrazione, di produzione di alimenti, di regolazione della temperatura. Eppure è proprio quello che avviene

Le cellule del nostro organismo sono addirittura più simili alla popolazione di un pianeta: anche se si contano a miliardi, le cellule di norma lavorano in armonia, e ogni componente contribuisce al benessere degli altri.

Oggi l’esplorazione della cellula è in corso in decine di laboratori scientifici, e ci si va sempre più convincendo che lo studio delle cellula ci darà la chiave di molti misteri biologici, compreso quello del cancro.

 

Come è fatta la cellula?

 

Guardiamo più da vicino questo straordinario e minuscolo frammento di vita, la cellula umana.

Ha tre parti principali: il nucleo, il citoplasma e la membrana esterna.

Il nucleo, la parte in cui ha sede la “direzione” della cellula, sta a capo della struttura; perciò le cellule producono soltanto esatte copie di sé stesse: le cellule del polmone danno origine soltanto a cellule polmonari, quelle del rene soltanto a cellule renali.

Il citoplasma è la sostanza gelatinosa in cui galleggia la parte più importante, cioé il nucleo, e regola la respirazione cellulare, la crescita, lo sgombero dei rifiuti.

L’intera cellula è racchiusa in una sottilissima membrana esterna permeabile, che agisce come un filtro molecolare.

Attraverso essa entrano le sostanze nutritive che saranno distribuite da un sistema di canali, mentre i rifiuti sono spinti all’esterno, per essere asportati.

 

I cromosomi


Ogni nucleo di cellula umana contiene
46 cromosomi: fanno eccezione l’ovocellula e lo spermatozoo, che ne contengono soltanto 23, ma nel momento in cui essi si combinano, viene raggiunta la quantità standard di cromosomi.

Ogni cromosoma contiene i geni, sedi dei caratteri ereditari: si ritiene che in ogni cromosoma ve ne siano migliaia.

Siccome la madre e il padre danno un pari contributo di geni al nascituro, il numero delle possibili combinazioni è sbalorditivo.

I geni passano direttamente dai genitori ai figli, fin dalla comparsa dell’uomo sulla Terra.

Perciò in ogni cellula del corpo abbiamo frammenti di materia che discendono dal primo uomo.

I nostri antenati sono presenti nei nostri cromosomi e influiscono sui processi chimici che si svolgono in ogni cellula del nostro organismo

dice il dottor A.E. Mirsky dell’Istituto Rockefeller.

 

Tipologie di cellule

 

Ci sono quattro tipi fondamentali di cellule: le cellule nervose, che formano il sistema di comunicazione del corpo; le cellule epiteliali, che, per esempio, foderano le pareti dell’intestino e formano la pelle che ricopre il corpo; le cellule del tessuto connettivo, che hanno una funzione di sostegno dell’organismo; e infine le cellule dei muscoli, che servono ai movimenti delle varie parti del corpo.


Le cellule assumono una
gran varietà di dimensioni e di forme: globulari, lenticolari, allungate.

Alcune sono relativamente grandi: una cellula nervosa può avere, ad esempio, una “coda” lunga un metro”.

Le cellule nervose non possono riprodursi.

Alla nascita te ne viene data la quantità che dovrà bastarti per tutta la vita, e una volta che una cellula è distrutta lo è definitivamente.

Le altre cellule di solito si riproducono per semplice scissione: si restringono al centro e si dividono in due cellule “figlie”, che sono copie esatte della cellula di partenza.

La velocità con cui avviene la riproduzione cellulare varia da un punto all’altro dell’organismo, secondo le necessità locali.

Le cellule della pelle vivono dai quattro ai cinque giorni, quindi quelle in superficie vengono eliminate e sostituite dalle nuove cellule che si sono formate negli strati inferiori.

Una delle caratteristiche più affascinanti delle cellule è la loro potenziale immortalità.

Nel 1912, Alexis Carrel, dell’istituto Rockefeller, diede l’avvio al suo esperimento: asportò un pezzetto di tessuto dal cuore di un pollo.

Il frammento ricevette periodicamente una dose di brodo nutritivo e da esso, ogni tanto, veniva tolto il tessuto in eccesso.

Le cellule rimasero in vita 34 anni e furono lasciate morire soltanto quando l’esperimento ebbe esaurito il suo scopo.

 

Le funzioni delle cellule

 

In generale le cellule hanno due funzioni principali: quella di mantenere in vita sé stesse e quella che riguarda l’organismo di cui fa parte.

La prima include l’assorbimento delle sostanze nutritive e lo sgombero di rifiuti.

La seconda consiste nella funzione di ogni cellula rispetto alle altre.

Per esempio, piccole cellule del pancreas secernono minuscole quantità d’insulina, la sostanza che regola l’uso dello zucchero da parte di tutte le altre cellule; le cellule del grasso immagazzinano goccioline d’olio che servono da combustibile per riscaldare il resto del corpo; le cellule dello stomaco fabbricano enzimi che facilitano la digestione delle proteine.

Alcune cellule dimostrano una sorprendente capacità nella difesa dell’organismo dal male.

I globuli bianchi del sangue normalmente vagano inerti nel flusso sanguigno.

Ma se ti fai un taglio a un dito e i microbi invadono la ferita, i globuli bianchi si riproducono in numero enorme per far fronte al pericolo.

 

I misteri della cellula

 

Gli studiosi che esplorano i segreti delle cellule si sono imbattuti in numerosi problemi ancora irrisolti.

Per esempio, visto che le cellule dimostrano in genere una notevole singolarità – cellule polmonari, renali e così via – perché l’ovulo originale fecondato, invece di riprodurre semplicemente sé stesso, si sottopone a una complicatissima serie di suddivisioni e di differenziazioni per dare origine a un topo, a una balena o a un uomo?

Non si è ancora riusciti a trovare una soddisfacente risposta a questo quesito, nonostante le molte interessanti osservazioni degli studiosi.

Si sono studiate, per esempio, le uova fecondate di rana e si è osservato il verificarsi della scissione che segna i primi passi verso la creazione di una nuova vita: da una cellula se ne formano due, da due quattro, e così via.

I ricercatori hanno preso le prime 32 cellule formatesi con questo processo – cellule che tutte insieme avrebbero dato infine origine a una nuova rana – le hanno lasciate suddividersi ognuna per conto proprio e hanno ottenuto 32 rane!

Un intervento del genere, però,  porta alla morte dell’intera massa cellulare.

Perché? Nessuno lo sa.

Esiste un altro grande e assillante mistero.

Di regola, la scissione cellulare è un processo perfettamente ordinario.

Ma talvolta le cellule sono prese da una furia riproduttiva, che non si può regolare.

E’ il cancro.

Perché mai quelle cellule improvvisamente impazziscono?

Nessuno ancora lo sa.

In alcuni degli studi più incredibili dei nostri giorni, gli scienziati cercano di saperne di più sulla composizione chimica delle cellule: tentano cioè di scoprire come siamo fatti.

 

Il DNA

 

Molti di questi studi si concentrano su un composto chimico dotato di una struttura complessa e delicatissima, chiamato DNA, un appellativo che indica l’acido desossiribonucleico (cioè “un acido contenuto nel nucleo delle cellule e nella cui molecola è presente desossiribosio”).

Questa molecola unica è la portatrice del codice dell’ereditarietà.

Anzi, è ancor più di questo: il DNA è la vita stessa.

Il DNA ha una vivida memoria che il tempo non può offuscare.

Conserva un numero immenso di istruzioni e di progettazioni di cui si serve nel luogo e nel momento giusto per dare l’avvio alla costruzione di ogni cellula e di ogni struttura dell’organismo, per farle crescere, per sincronizzare il funzionamento, attimo per attimo, nell’intero periodo della vita loro assegnata.

Esso esiste non solo nelle cellule sessuali ma in tutte le cellule viventi di ogni animale e di ogni pianta della Terra.

Il nostro DNA è disseminato per tutto il corpo di miliardi di frammenti, corrispondenti al numero delle nostre cellule viventi.

E in ogni cellula – nel nostro cuore o nei polmoni o nel fegato – esso porta tutti i nostri dati completi.

Tutti i frammenti di DNA di ognuno di noi hanno la stessa composizione chimica e circa la stessa dimensione e lo stesso aspetto del DNA di un cane, di una mosca, di una muffa, di un filo d’erba o di una quercia.

Eppure, in qualche modo, il DNA rende ogni cosa vivente diversa dalle altre.

Rende i cani diversi dai pesci o dagli uccelli, gli elefanti dalle zanzare.

Le istruzioni cifrate delle nostre molecole di DNA sono state scritte scegliendole a caso fra quelle di nostro padre e di nostra madre al momento della fecondazione della cellula-uovo da cui siamo nati.

Quella prima cellula conteneva già per intero quello che saremmo diventati.

Il suo DNA è stato preparato per generare, in base ad un programma prestabilito, il cuore, i polmoni, i reni del nostro organismo, i nostri sei litri di sangue, gli otto metri e mezzo circa del nostro intestino: in sostanza, tutto di ognuno di noi.

Esso ha predisposto le riserve per ogni funzione del corpo durante la vita; ci ha trasmesso tutte le capacità e tutte le doti che possiamo avere.

Il numero di compiti affidati al DNA varia secondo il tipo di organismo.

Un’ameba, organismo unicellulare, deve raggiungere un limitato sviluppo, non deve pensare a nulla e non ha cuore né fegato né polmoni né membra da far funzionare: perciò i suoi DNA hanno poco da fare.

Nell’uomo, invece, si calcola che il DNA abbia 700.000 compiti da svolgere.

La struttura del DNA

 

Per quanto possa sembrare strano, la molecola di DNA ha una forma fondamentalmente semplice.

E’ formata da due nastri avvolti a spirale intorno a un unico asse e correnti in senso opposto, collegati a intervalli regolari da traverse, come vediamo in una scala a chioccola.

Così essa può accorciarsi o allungarsi, comprimersi o espandersi, semplicemente avvolgendosi o svolgendosi.

Le normali molecole tendono ad assumere forma compatta ed è per questo che gli scienziati si meravigliarono dell’estrema sottigliezza e lunghezza dei nastri del DNA.

Il dottor George W. Beadle, uno specialista del DNA, calcola che, se i nastri all’interno del nucleo di una singola cellula umana fossero svolti e posti l’uno dopo l’altro, arriverebbero a un metro e mezzo di lunghezza.

Un’incredibile finezza di nastri e strettezza di spire, se pensiamo che tutto ciò è disposto in modo ordinato in un puntino microscopico!

C’è una logica soprendente nell’esile e lunga struttura del DNA: ciò gli permette di conservare, come in un nastro magnetico, l’immensa quantità di dati necessari per tutta una vita.

Una quantità immesa di atomi costituisce la struttura della molecola del DNA.

I suoi nastri, costituiti sulla faccia esterna prevalentemente da zuccheri e fosfati, presentano su quella interna delle sporgenze formate da quattro tipi di composti azotati: i gradini della scala a chiocciola.

I composti azotati formano insieme un codice misterioso.

Infatti, è la loro sequenza nei nastri del DNA che determina gli eventi che fanno crescere il corpo.

Servono a produrre legno o muscoli, foglie o polmoni, pinne, ali o gambe.

Secondo i casi, quasi allo stesso modo con cui le minuscole incisioni sul nastro magnetico producono, in base al loro ordine, i suoni della musica.

Qualcuno potrebbe pensare che l’alfabeto del DNA sia troppo semplice per tutte le nozioni e tutte le istruzioni che deve portare con sé.

Il dottor Beadle dice che, se fossero tradotte in parole, le istruzioni in cifre del DNA di una sola cellula umana riempirebbero una enciclopedia di mille volumi!

Nessuno può prevedere quale sarà il risultato di questi appassionanti studi che si svolgono quasi dovunque nel mondo.

Oltre al contributo di nuove conoscenze nel problema del cancro e di altre malattie, essi, quasi sicuramente, faranno maggior luce sul meccaniscmo dell’ereditarietà.

Per dirla con E.B. Wilson, nel suo libro La cellula nello sviluppo e nell’ereditarietà:

La chiave di ogni problema biologico deve alla fine essere ricercata nella cellula, perché ogni organismo vivente è, o è stato un tempo, una cellula

 

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