Volvox: colonia di cellule o organismo?
In breve
Volvox è un'alga verde d'acqua dolce: una sfera gelatinosa con circa duemila cellule che nuotano insieme.
Quasi tutte quelle cellule non si riproducono mai. Poche altre, nascoste dentro la sfera, generano le sfere figlie.
Per questo Volvox mette alla prova l'idea stessa di individuo: dove finisce un gruppo di cellule e dove comincia un organismo?
Si chiama Volvox, dal latino volvere, rotolare. Vive nelle acque dolci, negli stagni e nei fossi, e a prima vista sembra una cosa sola. Ma basta guardarla meglio per scoprire che è fatta di migliaia di cellule, ognuna con due piccole code che battono senza sosta. A quel punto la domanda diventa inevitabile: Volvox è un organismo, o è una colonia di organismi?
La risposta onesta è che dipende da che cosa intendiamo per individuo. Ed è proprio per questo che Volvox è uno dei casi più istruttivi di tutta la biologia.
Come è fatto volvox?
Prendiamo Volvox carteri, la specie più studiata. È una sfera di sostanza gelatinosa, la matrice extracellulare, con circa duemila piccole cellule incastonate in un unico strato sulla superficie. Ogni cellula ha due flagelli, sottilissime code che battono insieme e fanno avanzare la sfera ruotando. Sono queste cellule a nuotare e a orientare la colonia verso la luce.
Appena sotto lo strato superficiale ci sono poche cellule molto più grandi, al massimo sedici. Non nuotano. Si chiamano gonidi, e sono le uniche capaci di generare nuove sfere.
Qui comincia la scena più spettacolare. La nuova sfera cresce all'interno di quella vecchia, con i flagelli rivolti verso l'interno. Quando è pronta si rivolta su sé stessa, come un guanto messo al contrario, e viene liberata nell'acqua. Le cellule che nuotano nella sfera madre, col tempo, invecchiano e muoiono.
Una scala di parenti: da una cellula a Volvox
Volvox non è nato così. Ha parenti viventi, le alghe volvocine, che sembrano i gradini di una scala. Alla base c'è Chlamydomonas, un'alga a cellula singola che nuota per conto suo. Poi vengono forme con poche cellule tutte uguali, come Gonium, un piccolo disco piatto. In Eudorina tutte le cellule crescono e poi si riproducono, senza compiti diversi. In Pleodorina starrii le cellule sono trentadue: dodici piccole che solo nuotano, e venti più grandi che nuotano e si riproducono. Infine c'è Volvox, dove la divisione del lavoro è completa.
Il biologo David Kirk ha descritto questo percorso come un programma in dodici passi. Uno studio del 2024 ha ricostruito i tempi di questi passaggi e ha trovato che la loro sequenza è molto simile a quella da lui proposta.
Chi lascia discendenti: il segreto di Volvox
Le circa duemila cellule che nuotano si chiamano cellule somatiche, dal greco soma, corpo: sono le cellule del corpo della sfera. Hanno una caratteristica che le rende speciali. Non si riproducono mai. Una volta specializzate non si dividono più, e alla fine muoiono.
Dal punto di vista dell'evoluzione è un paradosso, perché l'evoluzione conta i discendenti. Eppure la sfera ne costruisce migliaia, ogni volta. La ragione è che il protagonista della storia è cambiato. Le cellule somatiche garantiscono la sopravvivenza e il movimento della colonia, i gonidi garantiscono la riproduzione. Il successo riproduttivo ha smesso di appartenere alla singola cellula e appartiene al gruppo. Secondo i biologi evoluzionisti che studiano questa transizione, è il segno che una colonia sta diventando un individuo.
A decidere chi fa che cosa c'è un gene, regA, che nelle cellule somatiche spegne le funzioni riproduttive. Lo sappiamo anche perché, in laboratorio, i mutanti con regA difettoso hanno cellule somatiche fertili. Sull'origine di regA c'è un'ipotesi, che per ora resta un'ipotesi: il gene potrebbe derivare da un gene già presente negli antenati unicellulari, uno di quelli che spengono la riproduzione nei momenti di stress.
Una sorpresa nel genoma
Nel 2010 è stato letto il genoma di Volvox carteri e confrontato con quello di Chlamydomonas, il parente con una cellula sola. Ci si aspettava grandi differenze. Invece i due hanno più o meno lo stesso numero di proteine previste, circa 14.500 ciascuno, e pochissime proteine esclusive di una specie sola. La complessità non sembra nata inventando pezzi nuovi, ma usando in modo diverso quelli che c'erano già. Le differenze più evidenti riguardano la matrice extracellulare, la sostanza gelatinosa che tiene insieme la sfera.
Dove la semplificazione si ferma
Fin qui la storia è pulita. Forse troppo. La scala da Chlamydomonas a Volvox è un modello, non un albero genealogico da leggere alla lettera. Le ricostruzioni più recenti indicano che la vita multicellulare è comparsa nelle volvocine almeno due volte, in modo indipendente, e che la specializzazione delle cellule è comparsa almeno quattro volte, forse sei.
Anche sul quando gli studiosi hanno cambiato idea più volte. Una stima del 2005 parlava di circa cinquanta milioni di anni fa. Lo studio del 2009 la portò intorno ai duecento milioni, nel Triassico. L'analisi del 2024 allarga la finestra tra il Carbonifero e il Triassico, cioè tra circa 360 e poco più di 200 milioni di anni fa. Sono stime, e restano soggette a revisione.
Poi c'è una parte più incerta. Nel 2025 un gruppo di ricerca ha pubblicato un esperimento curioso su Eudorina elegans, una parente di Volvox con tutte le cellule uguali. Se viene sottoposta a uno shock da freddo, alcune sue cellule cambiano e assomigliano a quelle specializzate delle specie vicine. Lo fanno anche le colonie figlie, mai esposte al freddo. Questo è ciò che è stato osservato.
Ed ecco l'ipotesi, che resta tale: forse la specializzazione delle cellule è nata prima come una risposta flessibile allo stress, e solo dopo è diventata un compito fissato nei geni. Se fosse così, il confine tra colonia e individuo non si attraverserebbe con un salto, ma con la lenta trasformazione di un'abitudine in una regola. È una suggestione, non una dimostrazione, e lo studio va confermato.
Allora Volvox è una colonia o un organismo?
Dipende dal criterio. Per definire un individuo se ne usano almeno tre. Il criterio genetico: è individuo ciò che condivide lo stesso genoma. Il criterio fisiologico: è ciò che funziona come un'unità integrata. Il criterio evolutivo: è ciò su cui agisce la selezione naturale, cioè ciò che si riproduce e trasmette le proprie variazioni. Sono un'architettura utile, non l'intero dibattito: gli studiosi usano anche strumenti più sottili.
Volvox mette alla prova il terzo. Alla fine della scala, Volvox carteri si comporta davvero da individuo, perché a riprodursi è il gruppo e non la singola cellula. Ma nei gradini intermedi il criterio vacilla, perché non dice dove passa il confine. Dodici cellule su trentadue che solo nuotano bastano per essere già un individuo? Forse non c'è un punto, ma una soglia, che si attraversa un poco alla volta.
Volvox è il secondo episodio di No Borders, la quinta stagione del podcast Fuori Scala, che si chiede: dove finisce un organismo?
Una domanda per te
Quasi tutte le cellule del tuo corpo non lasceranno mai discendenti: solo le cellule germinali portano il futuro. Eppure nessuno di noi si sente una colonia. Che cosa, allora, ci fa sentire un individuo? I geni che condividiamo, il modo in cui il corpo funziona come un tutto, o la storia che ci lega ai nostri antenati? E se la risposta cambia a seconda del criterio, che cosa ci dice questo dell'idea di individuo?
Scrivilo nei commenti: sono curioso di sapere quale criterio ti convince di più.
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Fonti e per saperne di più
Fonti in italiano
CORDIS, Servizio comunitario di informazione in materia di ricerca e sviluppo della Commissione europea. Nuove scoperte sull'evoluzione della vita pluricellulare. Articolo online.
Fonti scientifiche
Prochnik S.E. et al. (2010). Genomic analysis of organismal complexity in the multicellular green alga Volvox carteri. Science, 329(5988), 223-226.
Kirk D.L. (2005). A twelve-step program for evolving multicellularity and a division of labor. BioEssays, 27(3), 299-310.
Stark K., Kirk D.L., Schmitt R. (2001). Two enhancers and one silencer located in the introns of regA control somatic cell differentiation in Volvox carteri. Genes & Development, 15(11), 1449-1460.
Grochau-Wright Z.I., Nedelcu A.M., Michod R.E. (2023). The genetics of fitness reorganization during the transition to multicellularity: the volvocine regA-like family as a model. Genes, 14(4), 941.
Matt G.Y., Umen J.G. (2017). Cell-type transcriptomes of the multicellular green alga Volvox carteri yield insights into the evolutionary origins of germ and somatic differentiation programs. G3 (Bethesda), pubblicato il 5 dicembre 2017.
Herron M.D., Hackett J.D., Aylward F.O., Michod R.E. (2009). Triassic origin and early radiation of multicellular volvocine algae. PNAS, 106(9), 3254-3258.
Lindsey C.R., Rosenzweig F., Herron M.D. (2021). Phylotranscriptomics points to multiple independent origins of multicellularity and cellular differentiation in the volvocine algae. BMC Biology, 19, 182.
Lindsey C.R., Knoll A.H., Herron M.D., Rosenzweig F. (2024). Fossil-calibrated molecular clock data enable reconstruction of steps leading to differentiated multicellularity and anisogamy in the volvocine algae. BMC Biology, 22, 79.
Davison D.R., Nedelcu A.M., Eneji O.D.A., Michod R.E. (2025). Plasticity and the evolution of group-level regulation of cellular differentiation in the volvocine algae. Proceedings of the Royal Society B, 292(2043), 20242477.
Da leggere
Richard Dawkins, Il racconto dell'antenato. La grande storia dell'evoluzione (Mondadori, 2006). Un viaggio a ritroso nella storia della vita, fino ai microbi delle origini: una cornice ampia in cui collocare il passaggio dalla singola cellula all'organismo. In alcuni negozi online risulta fuori catalogo, quindi conviene cercarlo in biblioteca o usato.
John Maynard Smith, Eörs Szathmáry, The Major Transitions in Evolution (Oxford University Press, 1995). Il testo di riferimento, in inglese, sulle grandi transizioni dell'evoluzione, tra cui la nascita degli organismi multicellulari.
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Disclaimer: questo articolo nasce da un lavoro di ricerca e verifica accurato, ma la scienza è in continua evoluzione: se noti un'imprecisione o un errore, faccelo sapere.
Nota sulle immagini: le immagini di questo articolo sono state generate con strumenti di intelligenza artificiale, con prompt di Roberto Lanza
Nota sulle inesattezze nelle immagini: le illustrazioni sono generate con l'intelligenza artificiale e servono a visualizzare i concetti, non a riprodurre con precisione l'anatomia reale di Volvox. Contengono alcune imprecisioni.
Immagine di apertura: ogni cellula della superficie mostra una sola coda (flagello), mentre in realtà ne ha due. Le cellule grandi che generano le nuove sfere (i gonidi) non compaiono come cellule distinte sotto lo strato superficiale, e il numero e la disposizione delle cellule sono indicativi.
Scala dei parenti: in Chlamydomonas le due macchie rosse somigliano a occhi, ma la cellula ha una sola macchia oculare. Anche qui nelle colonie ogni cellula mostra un solo flagello. In Pleodorina il numero e il rapporto tra cellule piccole e grandi sono indicativi, e le dimensioni delle cinque forme non sono in scala: Volvox è molto più grande delle altre.
Inversione dell'embrione: lo schema è semplificato, e le frecce sono state aggiunte per indicare la sequenza.
L'AUTORE
Roberto Lanza è l'ideatore e la voce del podcast Fuori Scala. Laureato in Scienze Biologiche, è docente abilitato in Scienze Naturali nella scuola secondaria di secondo grado.
Ultimo aggiornamento: 14/11/2026
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