L’incredibile mondo delle cellule

Tutta la vita presente sulla Terra, compresa la nostra, parte da un’unica cellula. Si tratta della più piccola struttura classificata come vivente. Per rimanere all’uomo, al momento del concepimento, la prima cellula si divide in due, poi in quattro e così via. Dopo appena quarantasette divisioni, nel corpo esistono già diecimila trilioni (10.000.000.000.000.000) di cellule, pronte a dar vita a un essere umano. Ognuna di queste cellule contiene una copia completa dell’informazione genetica e sa esattamente cosa fare, senza alcun bisogno di istruzioni.

Le dimensioni

Le dimensioni della maggior parte delle cellule variano da 1 micrometro ad alcune decine di micrometri, il che le rende non identificabili a occhio nudo. Ci sono però delle straordinarie eccezioni, soprattutto tra le uova. Tra gli organismi esistenti, le cellule più grandi sono i tuorli delle uova di struzzo, delle dimensioni di una palla da baseball, quelle più lunghe sono probabilmente delle cellule nervose presenti nel collo delle giraffe, che possono raggiungere i 3 metri di lunghezza.

Le cellule umane

Ogni cellula di un corpo umano può essere considerata come un habitat popolato da diecimila trilioni di “abitanti”, ognuno dei quali sa perfettamente cosa fare. L’intero nostro benessere dipende dal funzionamento delle cellule. Sono anche i nostri “soldati” che intervengono quando qualcosa ci minaccia. Secondo il biochimico belga Christian de Duve, noi possediamo «qualche centinaio» di diversi tipi di cellule, che variano moltissimo per forma e dimensioni. Mediamente però una cellula umana ha un diametro di venti micrometri, troppo piccola per essere vista ad occhio nudo, ma incredibilmente spaziosa per contenere migliaia di strutture complesse come i mitocondri e centinaia di milioni di molecole.

Vita di una cellula

La vita delle cellule umane è varia, anche se la maggior parte di loro non vive più di un mese. Le cellule epatiche possono sopravvivere per anni, anche se le loro componenti interne vengono sostituiti dopo pochi giorni. Quelle del cervello vivono per l’intera vita umana, alla nascita sono circa 100 miliardi di neuroni e non ne vengono prodotte di nuove fino alla nostra morte. Secondo alcune stime ne muoiono circa 500 ogni ora. Come le cellule epatiche anche i neuroni vedono un continuo ricambio dei componenti interni. All’altro capo di questa scala che ne misura la longevità, ci sono le cellule epidermiche. Si tratta di cellule morte, ognuno di noi si porta addosso circa 2 kg di peso di cellule morte che costituiscono la trama della nostra pelle.

Viaggio nel cuore di una cellula

Qualunque forma o dimensione abbia una cellula umana sono fondamentalmente costruite secondo questo schema: un rivestimento esterno, chiamato membrana, un nucleo nel quale sono depositate le informazioni genetiche e tra membrana e nucleo, una zona ribollente di attività chiamata citoplasma. La membrana è costituita da lipidi, un materiale grasso, che sulla scala dell’infinitamente piccolo, rappresenta una barriera di tutto rispetto.

Se potessimo ingrandire una cellula umana ad una scala nel quale un atomo ha la dimensione di un pisello, otterremmo una sfera del diametro di ottocento metri. Lo scenario che si presenterebbe ad uno “scienziato-esploratore” sarebbe davvero sconcertante. Ci troveremmo davanti ad un’intricata impalcatura di “travi” chiamata citoscheletro. Addentrarci nella cellula sarebbe altamente rischioso ci troveremmo di fronte a milioni di oggetti, alcuni grandi come un pallone da calcio, altri come automobili, che sfrecciano a velocità incredibile in ogni direzione.

L’interno di una cellula è un luogo pericoloso anche per i suoi stessi abitanti: ogni filamento di DNA viene attaccato o danneggiato in media ogni 8,4 secondi – diecimila volte al giorno – da sostanze chimiche o altri agenti in questo tourbillon indescrivibile. Fortunatamente tutte queste ferite vengono immediatamente “curate” per evitare la morte prematura della cellula. Tra gli oggetti più frenetici ci sono le proteine che volano e si scontrano tra loro fino ad un miliardo di volte al secondo.

L’economia circolare della cellula

Gli enzimi, un particolare tipo di proteine, sono un po’ gli operai della cellula, capaci di svolgere fino a mille operazioni al secondo. Montano e smontano le molecole, controllano lo stato di salute delle proteine di passaggio e “marcano” quelle che presentano un danno irreversibile.

Le proteine scartate si dirigono a questo punto verso una struttura chiamata proteasoma, dove sono demolite e in omaggio ad una sorta di “economia circolare” i loro componenti vengono riutilizzati per la costruzione di nuove proteine. Alcuni tipi di proteine vivono meno di mezz’ora, altre durano settimane: tutte all’insegna di una vita spericolata e frenetica. Se il nostro “scienziato-esploratore” riuscisse a rallentare enormemente l’attività che si svolge all’interno della cellula, scoprirebbe che essa è fatta di milioni di piccoli oggetti – lisosomi, endosomi, ribosomi, ligandi, perossisomi, proteine di ogni forma e dimensione che interagiscono con milioni di piccoli oggetti estraendo energia dai nutrienti, assemblando strutture, eliminando rifiuti e così via.

Ogni cellula contiene mediamente ventimila tipi diversi di proteine, duemila dei quali sono inglobati in circa 50.000 molecole. L’enormità del numero di proteine in gioco, oltre 100 milioni di molecole proteiche per ogni cellula ci da un’idea dell’intensità dell’attività biochimica che si svolge dentro il corpo umano.

Foto di Arek Socha da Pixabay

Fonti:

alcune voci di Wikipedia

Bryson, Bill. Breve storia di (quasi) tutto