La seconda vita del batterio di 500 milioni di anni fa

La guerra ai super-batteri

MEDICINA/ Suggerimenti per nuove terapie dallo studio dei batteri primordiali di Alessia Losa, martedì 8 maggio 2012, http://www.ilsussidiario.net

Le cellule sono l’unità funzionale di ogni essere vivente, sia per gli organismi unicellulari come i batteri sia per quelli pluricellulari più complessi come l’uomo. Due fondamentali processi metabolici, che generano delle risposte cellulari, sono lo scambio tra l’ambiente esterno e quello interno e la comunicazione tra una cellula e l’altra. L'ossido nitrico (NO) è una molecola gassosa particolarmente inquinante, da tutti è ritenuto uno dei fattori principali che hanno determinato il buco nello ozono. Dalla fine degli anni '70 l’NO assume un ruolo biologico significativo, quale mediatore intracellulare, divenendo un’importante molecola segnale coinvolta in numerose funzioni cellulari.

Nel nostro organismo l'ossido nitrico è prodotto durante il processo di conversione dell'amminoacido arginina in citrullina grazie all'azione di un particolare enzima, l’ossido nitrico sintasi (NOS). La regolazione della pressione sanguigna, la comunicazione neurale e la risposta immunitaria sono alcuni processi in cui l’NO è implicato, agendo in essi come vaso dilatatore, neurotrasmettitore ed agente antimicrobico. Infatti l’ossido nitrico sintasi, in particolari condizioni di difesa, rilascia nella cellula elevate quantità di ossido nitrico, tossiche per se stessa, ma con la funzione di contrastare l’azione dei microrganismi patogeni. Più in generale l’ossido nitrico influenza i processi cellulari degli eucarioti, esercitando la propria azione di molecola segnale ubiquitaria tramite modifiche post-traduzionali delle proteine; un esempio di ciò è il processo di nitrosilazione (descritto da Stamler et al. in un articolo sulla rivista Cell nel settembre 2001).

Tale reazione chimica consiste nella formazio di un complesso noto come SNO, dovuto al legame tra la molecola di NO con il gruppo tiolico delle cisteine e i siti di legame dei metalli di specifiche proteine. Nella cellula quando il meccanismo di nitrosilazione proteico non funziona in modo corretto insorgono particolari patologie come si è osservato nei neuroni affetti dall’Alzheimer. Negli organismi eucarioti, quindi, la S-nitrosilazione delle proteine è un importante meccanismo di comunicazione cellulare e fino ad ora non è stato preso in esame nei procarioti, più precisamente nei batteri.

In un recente articolo pubblicato da Science i ricercatori americani della Case Western Reserve University School of Medicine and University Hospitals Case Medical Center di Cleveland affermano che la S-nitrosilazione proteica è una reazione metabolica presente anche nelle cellule batteriche di Escherichia coli.

Gli scienziati hanno osservato che E. coli produce ossido nitrico. Esso deriva dalla respirazione anaerobica che i batteri svolgono in un ambiente privo di ossigeno e in un mezzo di coltura in cui vi sono molecole di nitrato, utilizzate come fonte energetica. Tutto questo processo è controllato dal fattore trascrizionale OxyR, che in precedenza si pensava agisse solo in condizioni aerobiche provocando reazioni di ossidazione. Inoltre in E. coli i ricercatori americani individuano 150 geni coinvolti nella produzione dell’SNO e l’osservazione dei ceppi batterici mutati in questi geni rivela che nei batteri vi sono danni cellulari paragonabili a quelli osservati nelle cellule umane colpite da diverse patologie.

Riassumendo questi recenti studi dimostrano che i batteri producono ossido nitrico e lo usano come molecola segnale, inoltre la S-nitrosilazione è un importante protagonista della respirazione anaerobica su substrati ricchi di nitrati. La comprensione della regolazione di tale processo in E. coli è di particolare interesse anche perché potrà porre le basi per lo sviluppo di nuovi antibiotici e di nuovi farmaci per la cura del cancro, di malattie cardiache e celebrali. Considerando questa scoperta sul piano evoluzionistico si può affermare che il meccanismo di comunicazione cellulare, mediato dal rilascio di ossido nitrico, si è mantenuto e conservato in un arco di tempo di miliardi di anni, a partire dagli esseri viventi primordiali (procarioti) fino a quelli superiori come l’uomo.

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Dall'India arriva il batterio killer. Sei casi a Bologna, allarme contagio, Giovedì, 1 dicembre 2011 - http://affaritaliani.libero.it

Super resistenti agli antibiotici. Possono uccidere, visto che le infezioni che causano sono difficilissime da trattare. Sono i batteri arrivati in Italia, precisamente a Bologna. Arrivano dall'India e hanno già colpito la Gran Bretagna.

Nel giro di pochi giorni sono già sei i casi gravi registrati, identificati dai microbiologi del Policlinico Sant’Orsola-Malpighi. Un dettaglio particolarmente inquietante è che secondo un'analisi firmata dalla professoressa Maria Paola Landini, la trasmissione è avvenuta all'interno degli ospedali.

I sei pazienti positivi ai superbatteri erano ricoverati in quattro diverse strutture sanitarie di Bologna. Uno di loro ha contratto il virus soggiornando in un ospedale indiano. Ma a fronte di un caso "standard", le altre cinque trasmissioni sono con ogni prorabilità di origine ospedaliera, originata proprio dal ricovero del 'paziente numero uno' in una casa di cura privata.

A rendere i superbatteri (si tratta di klebsiella o escherichia coli) così resistenti è un enzima, chiamato Ndm-1, in grado di renderli ‘impermeabili’ alla stragrande maggioranza delle cure. Il conto della serva, utile per capire le dimensioni del fenomeno:in Europa si parla già di un centinaio di casi segnalati, due terzi dei quali in Gran Bretagna, e associati per la maggior parte a cure mediche o viaggi nella zona di Nuova Delhi, in India.

In Italia erano stati documentati già due casi lo scorso luglio, con due infezioni registrate nel Senese, in persone di ritorno da viaggi in Asia. Nulla però aveva fatto pensare a una diffusione generalizzata.

Per gli esperti ora i superbatteri sono in circolo: un paziente sano potrebbe esserne portatore sano, e nemmeno saperlo. L’associazione dei microbiologi clinici italiani lancia l’allarme e richiede misure urgenti per il contenimento della propagazione di questi batteri molto dannosi.

MEDICINA/ Scoperto il "nemico" delle infezioni batteriche di Alessia Losa, venerdì 18 novembre 2011, http://www.ilsussidiario.net

Una nuova informazione è stata aggiunta alla comprensione del complicato meccanismo di risposta immunitaria innata, adottato dai mammiferi per impedire l’attacco dei batteri patogeni Gram negativi; con interessanti nuove prospettive per la cura della sepsi. La collaborazione di un gruppo di ricerca italiano dell’Università degli Studi di Milano Bicocca con due gruppi di ricerca americani, uno di Harvard Medical School and Division Gastroenterology Children’s Hospital di Boston e l’altro dell’Università di Berkeley (California) ha portato alla scoperta che il Cd14, un recettore di riconoscimento localizzato sulla membrana plasmatica dei macrofagi (cellule coinvolte nell’immunità innata), “è richiesto nel processo di endocitosi del recettore di membrana plasmatica Tlr4”. L’endocitosi è il processo mediante il quale la cellula “internalizza” molecole presenti nello spazio extracellulare; mentre il Tlr4 è un recettore di tipo toll-like responsabile del riconoscimento di alcuni agenti patogeni.

L’internalizzazione del Tlr4 nella cellula è proprio la risposta dei macrofagi al riconoscimento e all’interazione di un batterio patogeno con i lipopolisaccaridi (Lps), molecole localizzate sulla membrana più esterna dei batteri Gram negativi. L’interazione, tra la cellula ospite e il patogeno, innesca nel primo una risposta di difesa immunitaria innata con la finalità di bloccare l’attacco dell’agente patogeno. L’annuncio della scoperta è stato dato la scorsa settimana dalla rivista Cell che ha pubblicato un articolo (Ivan Zanoni et al.) riguardante il meccanismo di endocitosi di Tlr4.

Quello che si sapeva finora era che quando Tlr4 lega Lps, veicolato da Cd14, dalla membrana plasmatica parte il primo segnale di trasduzione, mediato da due proteine adattatrici: Tirap, determinante la compartimentazione, e la proteina MyD88 coinvolta nell’invio del segnale. Queste due proteine inducono l’espressione di citochine, che a loro volta innescano una risposta infiammatoria. Il tutto è seguito dalla internalizzazione di Tlr4 nella cellula, che attiva la seconda via di trasduzione del segnale attraverso gli adattatori Tram e Trif. Questi ultimi agiscono sul fattore di trascrizione Irf3 (Factor Interferon Regulatory), che a sua volta regola l’espressione dell’interferone di tipo I (Ifn = Type I Interferon). L’espressione di quest’ultimo richiede l’endocitosi di Tlr4, ma finora non si conoscevano ancora proteine implicate nella regolazione di tale processo. Nell’articolo di Zanoni il Cd14 è stato individuato come la proteina che regola proprio l’endocitosi di Tlr4.

Sulla natura e la funzione di Cd14 era già noto che fosse una proteina di membrana, presente sulla superficie di molte cellule esprimenti Tlr4, ma non solo, e che fosse il primo recettore di riconoscimento che legava direttamente l’Lps. Il Cd14, inoltre, veicola Lps al complesso proteico formato da Tlr4-Md2, che innesca la trasduzione del segnale. Un’altra fondamentale funzione di Cd14 è controllare la produzione di particolari proteine, i già citati interferoni Ifn in grado di ostacolare l’infezione dei batteri Gram negativi come Escherichia coli. Gli esperimenti di citometria di flusso condotti su macrofagi del midollo osseo di topo e su cellule dendritiche descritti nell’articolo, confermano il ruolo di controllo di Cd14 sul fenomeno endocitotico di Tlr4 e la sua specifica azione sull’espressione di Ifn.

Concludendo, possiamo dire che l’azione di Cd14 è necessaria durante le diverse fasi della attivazione di Tlr4: infatti non solo facilita il riconoscimento di Lps da parte di Tlr4, ma è anche fondamentale nel trasferimento del complesso Tlr4-Lps dalla superficie all’interno della cellula del sistema immunitario innato; tale trasferimento è determinante per la produzione di interferoni. La scoperta è importante poiché in futuro permetterà di bloccare risposte immunitarie incontrollate, dovute alla presenza di alte dosi di Lps nel sangue, come quelle che si manifestano in alcune forme di sepsi.

In questo caso, l’eccessiva produzione di interferoni debilita l’ospite in modo deleterio. Non bisogna dimenticare che la sepsi è ancora oggi causa dell’alto tasso di mortalità nei reparti di terapia intensiva. Con le nuove conoscenze si potrà quindi pensare di creare molecole specifiche in grado di bloccare Cd14, impedendo così la produzione di interferoni, principale causa dello shock settico.

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Scienze - TECNOLOGIA/ Porte (logiche) aperte ai biocomputer - Redazione (Michele Orioli), martedì 1 novembre 2011, http://www.ilsussidiario.net

La natura è maestra insuperabile e alcuni sviluppi dell’hi-tech dipendono dalla capacità di alcuni innovatori di carpire ai fenomeni naturali i loro segreti e di reinterpretarli in chiave tecnologica. Ad esempio, visto il ruolo giocato dalle informazioni nell’evoluzione dei viventi, non è difficile arrivare all’idea di imitare il modo con cui le informazioni vengono scambiate nei vari organismi e trarne un nuovo paradigma per l’hardware e per il software. Ecco allora il progetto per la realizzazione di “porte logiche”, cioè dei componenti principali dei circuiti elettronici, a partire da supporti biologici invece che dai tradizionali semiconduttori.

Un’idea attraente e che registra i primi successi, tanto che qualcuno si spinge un po’ più in là e parla di una nuova fase “biologica” dell’informatica. È molto presto, a nostro avviso, per previsioni del genere e sarà bene che si proceda con i piedi di piombo, considerando tutte le implicazioni che una prospettiva del genere solleva. Per il momento sembra più utile stare ai fatti e cercare di comprendere dove si è effettivamente arrivati, senza balzi in avanti troppo arditi. Alcuni fatti sono quelli riportati recentemente nella rivista Nature Communications dove un team dell’Imperial College di Londra spiega come ha sviluppato porte logiche utilizzando batteri intestinali e acido desossiribonucleico (DNA). Questo ultimo studio si basa su ricerche precedenti che avevano soltanto dimostrato che le porte logiche biologiche potevano essere realizzate, ma ora il team è effettivamente riuscito a costruirle.

Uno degli autori dello studio, il professor Richard Kitney, dice: «Le porte logiche sono gli elementi costitutivi fondamentali dei circuiti in silicio, su cui si basa la nostra intera epoca digitale. Senza di loro, non saremmo in grado di elaborare le informazioni digitali. Ora che abbiamo dimostrato che possiamo replicare queste parti utilizzando batteri e DNA, ci auguriamo che il nostro lavoro possa portare a una nuova generazione di processori biologici, le cui applicazioni di elaborazione delle informazioni potrebbero essere importanti quanto i loro equivalenti elettronici».

Ciò significa che questi ultimi sviluppi scientifici potrebbero portare alla produzione di sensori in grado di nuotare all’interno delle arterie e di individuare l’accumulo di placche nocive al fine di fornire rapidamente farmaci per l’area interessata. Altre applicazioni potrebbero includere sensori che possono rilevare e distruggere le cellule tumorali all’interno del corpo e rilevatori dell’inquinamento che possono essere distribuiti nell’ambiente, individuando e neutralizzando le sostanze pericolose come, ad esempio l’arsenico.

Lo studio mostra come le porte logiche biologiche siano in grado di imitare il modo in cui le porte logiche elettroniche elaborano le informazioni, attivandosi o disattivandosi. Gli scienziati hanno costruito una porta logica di tipo “AND” partendo dagli Escherichia coli (E. Coli), batteri che si trovano normalmente nella parte inferiore dell’intestino. Il team ha alterato l’E. Coli con il DNA modificato e riprogrammato per eseguire lo stesso processo di attivazione e disattivazione, come il suo equivalente elettronico, quando stimolato da sostanze chimiche.

Un’altra caratteristica importante di queste porte logiche biologiche è che sono modulari, il che significa che possono essere montate insieme per formare diversi tipi di porte logiche più complesse, in un modo del tutto simile a quello implementato nei componenti elettronici. I ricercatori hanno creato una porta “NOT” e l’hanno combinato con un “AND” per produrre il più complesso circuito “NAND”.

Il prossimo passo sarà quello di cercare di sviluppare circuiti più complessi, comprendenti molte porte logiche. Una delle sfide tecnologiche da affrontare è infatti quella di trovare il modo per collegare insieme molte porte logiche così come avviene nei circuiti elettronici dedicati a elaborazioni complesse.

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Antibiotici: smentita definitivamente l’evoluzione dei batteri,  di Enzo Pennetta*, *biologo (www.enzopennetta.it), 28 settembre, 2011, http://www.uccronline.it

Con questo articolo diamo avvio alla collaborazione con Enzo Pennetta, biologo e insegnante di scienze naturali, laureatosi nel 1984 in Scienze biologiche presso l’Università “La Sapienza” e nel 1989 in Farmacia sempre presso la stessa università. E’ autore del libro “Inchiesta sul darwinismo: come si costruisce una teoria” (Cantagalli 2011), ricostruzione storica del progressivo inserimento della teoria di Darwin all’interno del dibattito scientifico e della realtà sociale, dando origine al complesso fenomeno del “darwinismo”.

Quante volte abbiamo sentito dire che l’evoluzione dei batteri è dimostrata dalla loro capacità di sviluppare la resistenza agli antibiotici? Effettivamente si tratta di un “mito” che, nonostante le smentite, ha attraversato inalterato i decenni, così come i grafici con l’evoluzione del cavallo e i disegni taroccati di Haeckel con la falsa somiglianza tra gli embrioni.

Come già anticipato, l’idea che i batteri potessero “evolvere” acquisendo un nuovo carattere per la resistenza agli antibiotici, venne già smentita negli anni ’50, quando i genetisti americani Joshua ed Esther Lederberg, fecero degli esperimenti utilizzando la tecnica del replica plating, consistente nel preparare due colonie batteriche identiche e sottoporne solo una all’azione degli antibiotici. La colonia mostrò che alcuni batteri avevano sviluppato la resistenza all’antibiotico e che tutte le generazioni successive la mantennero dimostrando che si trattava di una caratteristica genetica. Andando però a confrontare la posizione delle popolazioni resistenti con la piastra messa da parte (identica a quella utilizzata) scoprirono che i batteri resistenti agli antibiotici erano già presenti anche in quella, e nelle stesse posizioni in cui erano “comparsi” i batteri “evoluti” in quella utilizzata per l’esperimento. La conclusione dello studio di Joshua ed Esther Lederberg fu che la capacità di resistere agli antibiotici non è una nuova caratteristica, e che quindi non dimostra che si sia in presenza di un caso di evoluzione.

Ma, sempre in tema di resistenza agli antibiotici, è di questi ultimi tempi la notizia che il microbiologo Martin J. Blaser, della New York University, analizzando dei batteri ritrovati nel permafrost dello Yukon, e risalenti a 30.000 anni fa, ha scoperto che essi contengono i geni per la resistenza a numerosi antibiotici. Ne dà notizia il New York Times del 31 agosto 2011 in un articolo intitolato: “Researchers Find Antibiotic Resistance in Ancient DNA“. Va inoltre tenuto conto del fatto che i batteri possono trasmettere facilmente la capacità di sopravvivere agli antibiotici, infatti possono scambiarsi il gene per la resistenza come “si condividono le figurine”: «I batteri condividono questi geni l’uno con l’altro come le figurine di baseball», ha commentato infatti al riguardo il microbiologo Stuart Levy della Tufts University.

In definitiva si potrebbe dire che si tratta di una specie di esperimento di replica plating condotto su scala planetaria, e in più con una coltura “messa da parte” 30.000 anni fa. Ma se la resistenza agli antibiotici era presente circa 30.000 anni prima del loro utilizzo in terapia, come sarebbe possibile dire che i ceppi oggi resistenti siano un esempio di evoluzione della specie provocato dai farmaci? Questo dovrebbe implicare che la resistenza sviluppata dai batteri verso gli antibiotici non potrà più essere proposta come una dimostrazione dell’evoluzione secondo i meccanismi neo-darwiniani.

In teoria sì, ma si accettano scommesse sul contrario.

Uomini e batter: ecco la sfida estrema

Avvenire.it, 29 agosto 2011 - LO STUDIO - Dalla biologia sintetica i veri amici dell'uomo? Di Luigi Dell'Aglio

Batteri riprogrammati che aiutano l’uomo a sconfiggere le malattie, la fame, l’inquinamento e la cronica crisi energetica. Microrganismi dotati di funzioni nuove, come purificare l’aria e l’acqua, produrre con le alghe carburanti "puliti", fornire farmaci "cellulari" che vanno a snidare i tumori cellula per cellula. Con l’aiuto della biologia sintetica, presto dovrebbe essere possibile captare anidride carbonica, trasformare l’industria in fabbriche "verdi" che non solo non avvelenano l’ambiente, ma consumano basse quantità di energia, offrire un’alternativa agli Ogm attuali, che possono provocare contaminazioni genetiche; trattare batteri di cui il mare è ricco e che sintetizzati possano nutrire le aree del globo sottoalimentate. Il progetto è imponente e si è impegnata a realizzarlo una disciplina che fa lavorare insieme biologi, ingegneri e informatici e chiama a raccolta decine di metodologie diverse.

La "biologia sintetica" è un’impresa scientifica le cui radici risalgono a cento anni fa. All’origine c’è l’esperimento compiuto da un biologo francese, tanto apprezzato da meritarsi fama e onori compresa la Legion d’onore e anche il soprannome di "ficcanaso" perché instancabile ricercatore. Semplificando molto, si può dire che Stephane Leduc, questo il suo nome, si stava esercitando con il fenomeno dell’osmosi quando, per un’elementare ragione di fisica, un’ampolla di vetro gli scoppiò tra le mani. Lui non ebbe paura, e per quella «crescita spontanea della materia» pensò addirittura di aver svelato il segreto della materia vivente, e perciò di aver fatto la scoperta più importante della storia. La sua era una pista falsa, ma la filosofia di fondo, l’idea di isolare i meccanismi essenziali alla vita, per realizzare in laboratorio sistemi biologici capaci di svolgere nuove funzioni, più utili all’uomo, è la stella polare dei fautori dell’attuale "biologia sintetica". Altro particolare: fu proprio Leduc a dare il nome alla nuova scienza. E quello che ora stanno facendo i biologi di frontiera è lavorare alla vita artificiale. Hanno già realizzato la "cellula minima" che sta alla base della biologia sintetica. Come tutte le conquiste della ricerca scientifica, anche questa biologia che avanza, più semplice, rapida, accessibile e meno onerosa, presenta indubbi vantaggi e anche vari rischi. Per quanto riguarda i vantaggi, gli scienziati sono prodighi di promesse e mostrano di avere i mezzi per realizzarle.

L’obiettivo è sintetizzare in laboratorio forme di vita alternative a quelle esistenti in natura, e molto più proficue per l’uomo, anzi proprio a servizio dell’uomo: for the good of humanity, per il bene dell’umanità. E che cosa è stato fatto finora sul piano strettamente biologico per raggiungere questo traguardo? È stato sintetizzato, in laboratorio, il genoma di un batterio, poi inserito nelle cellule di un’altra classe di batteri. Non è stata sintetizzata un’intera cellula (fatta di decine di migliaia di componenti). Ma questo basta, secondo Craig Venter, il biologo-imprenditore americano che ha già un grosso titolo di merito per aver sequenziato il genoma umano e ora guida il decollo della biologia sintetica. Lui e il suo team di 500 scienziati e ricercatori hanno compiuto il secondo passo di un percorso di tre, per realizzare un organismo totalmente sintetico. È nato così il Mycoplasma laboratorium, un batterio parzialmente sintetico derivato dal genoma del Mycoplasma genitalium. «Dobbiamo finirla di estrarre anidride carbonica dal sottosuolo, bruciarla nei combustibili e spedirla nell’atmosfera», dice Craig Venter. E aggiunge: «Perché ignorare lieviti che possono produrre biocarburanti con pochi centesimi di spesa e in quantità praticamente illimitate? Fra venti anni la biologia sintetica sarà necessaria per fare qualunque cosa». Certo il compito è molto impegnativo. Occorrono ricerche avanzate in centri di eccellenza universitari e privati. In Italia, per ora, spiccano Pavia e Bologna. Da Pavia, sotto la guida del professor Paolo Magni, è venuto il progetto di un biocarburante ricavato dal siero del latte. All’università di Trento opera il Centre for Computational and Systems Biology. Ma la biologia sintetica, che entusiasma gli adepti, solleva questioni filosofico-etiche. L’opposizione più dura viene da quanti sostengono che la nuova scienza mira ad avere libertà assoluta nella manipolazione della materia vivente. Accresce le preoccupazioni la rivoluzionaria enunciazione degli obiettivi della biologia sintetica: controllare, e addirittura dirigere, i meccanismi dell’evoluzione umana. Un invito alla cautela parte dal mondo della bioetica, che reclama rigorose e trasparenti procedure di valutazione dei rischi.

Bisogna assicurarsi che la biologia sintetica non comprometta la sicurezza alimentare, sanitaria e ambientale (la "fuga" di organismi parzialmente o interamente artificiali dai laboratori e la loro diffusione nell’ambiente, provocherebbe un inquinamento genetico). La più capillare vigilanza va praticata contro il rischio di bioterrorismo, raccomanda Kenneth Oye del Mit di Boston: micidiali armi "sintetiche" potrebbero, per esempio, essere usate per sterminare intere etnie. In un rapporto del Centro di studi bio-giuridici Ecsel, si fa notare che la biologia sintetica potrebbe cambiare anche il modo di concepire la vita, e si ribadisce il primato dei diritti dell’uomo rispetto agli interessi della scienza.

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"La critica forse esagera ma i rischi ci sono davvero", intervista a Bruno Dallapiccola, Avvenire, 29 agosto 2011

BIOLOGIA/ Quando i chimici suonano le variazioni sul tema “vita” di Paolo Tortora, mercoledì 6 luglio 2011, il sussidiario.net

Un gruppo di ricerca internazionale (composto da americani, francesi, belgi e tedeschi) è riuscito a modificare un batterio comunemente usato nella sperimentazione di laboratorio, in modo da ottenere, a seguito di un processo di selezione complesso e stringente, una variante del medesimo che “preferisce” il clorouracile alla timina e lo incorpora nel DNA. Ne hanno parlato in uno degli ultimi numeri della storica rivista di chimica Angewandte Chemie International Edition.

Come è ormai noto anche ai non esperti, il DNA contiene l’informazione genetica codificata da un “alfabeto” di quattro lettere, per l’appunto le quattro basi adenina, guanina, citosina e timina. Dunque, nel DNA di questo “nuovo” microorganismo, in ogni posizione in cui nella sequenza naturale era prevista la timina, si trova un clorouracile. In realtà, il clorouracile è strutturalmente molto simile alla timina, dalla quale si differenzia per contenere un atomo di cloro in una posizione della molecola dove la timina presenta un piccolo gruppo funzionale detto metile.

Proprio per questa notevole somiglianza chimica il clorouracile è potentemente tossico per tutti gli organismi, uomo compreso, in quanto viene incorporato nel DNA al posto della timina, ma a seguito di ciò causa rotture dei filamenti del DNA medesimo, che hanno conseguenze potenzialmente letali. Paradossalmente, il microorganismo è invece strettamente dipendente dalla disponibilità di clorouracile, in quanto può utilizzare questo, ma non la timina per la sintesi del DNA.

Quali sono le implicazioni di questa scoperta? In qualche senso questo team di scienziati ha inventato un nuovo organismo nel quale le regole base della chimica differiscono da quelle di tutti gli altri per un aspetto essenziale (per l’appunto la natura dei componenti del DNA). Ciò ha implicazioni anche in relazione alle nostre possibili previsioni circa la natura degli esseri viventi al di fuori del nostro pianeta (se ne esistono).

Una domanda che da sempre ci si pone è se questi possano basarsi su una chimica poco o tanto diversa dalla nostra. Il responso che questo esperimento ci dà è che effettivamente sono possibili soluzioni diverse rispetto a quelle che riscontriamo negli organismi terrestri.

La domanda che segue è: ma quanto diverse? L’esperimento in questione ha prodotto in realtà non più che una “variazione sul tema”, che non modifica nell’essenza il quadro generale delle leggi chimico-biologiche che governano gli organismi terrestri. E in verità questa non è una novità assoluta, in quanto è nota l’esistenza di microorganismi che utilizzano un codice genetico leggermente diverso da quello universale, sebbene questo sia una delle caratteristiche più basilari e condivise degli organismi sul nostro pianeta.

L’altro aspetto di interesse riguarda il possibile sviluppo di Ogm che possano restare rigorosamente confinati in un ambiente predefinito. Un organismo che dipendesse in modo stringente da un composto che non esiste in natura, ma che gli viene rifornito dall’uomo, non potrebbe proliferare senza il rifornimento del medesimo e quindi non potrebbe invadere l’ecosistema circostante.

In realtà, il microorganismo ottenuto nella sperimentazione citata non potrà mai fungere da fonte nutrizionale, in quanto, come già accennato, il clorouracile è velenoso per gli altri esseri viventi. Tuttavia il risultato di questa sperimentazione pone le basi teoriche per la produzione di altri organismi, interessanti in una prospettiva nutrizionale, ma che dipendano dal rifornimento di composti non velenosi per l’uomo e al contempo non riscontrati in natura.

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Non scherzate in laboratorio con l'E.coli, aveva avvertito Erwin Chargaff

COSA CI INSEGNA SUGLI ANTIBIOTICI IL BATTERIO KILLER di Remuzzi Giuseppe, Corriere della Sera di lunedì 27 giugno 2011, pagina 23

Dell'«E.coli oio4:H4», quello che in Germania ha colpito 3.600 persone e ne ha uccise 39 si è detto e scritto molto. E stata la più grave epidemia mai vista con questo tipo di Coli anche se non la peggiore per il numero di persone colpite. Anche questa volta come in Giappone agli inizi degli anni 90 il batterio lo si è trovato nei germogli di vari legumi di un'azienda biologica della bassa Sassonia. E potrebbe esserci dell'altro: Der Spiegel di questa settimana suggerisce che il Coli potrebbe essersi annidato nelle condutture d'acqua dei piccoli centri. Verissimo e non sarebbe la prima volta. Però le condutture trascurate delle cittadine tedesche non spiegano i casi della Svezia, dell'Austria, dell'Inghilterra e di tanti altri paesi. Insomma è un problema complesso, ci vuole tempo. Intanto i medici dell'Università di Amburgo hanno descritto le caratteristiche dell'epidemia nel New England Journal of Medicine di questi giorni, un bel passo avanti. E i microbiologi del Robert Koch Institute hanno confrontato il batterio dell'epidemia della Germania con gli altri della stessa famiglia. «E stata una corsa contro il tempo» scrivono nel lavoro appena uscito online su Lancet Infectious Diseases. Cosa hanno fatto? Hanno prima confrontato l'«E.coli oio4:H4» con uno molto simile che è stato responsabile di un'epidemia nel Montana nel '94. Là 11 persone si erano ammalate per aver bevuto del latte non pastorizzato (di un'azienda biologica). I due ceppi, quello tedesco e quello del Montana, differiscono per una proteina che si trova sui «flagelli», certi lunghi baffi che consentono al batterio di muoversi. Ma non basta, «E.coli oio4:H4» ha acquisito la capacità di produrre beta-lattamasi, una sostanza che neutralizza l'azione di certi antibiotici. Ce ne sono di Coli così, che si selezionano soprattutto negli Ospedali e nelle comunità, ma finora nessuno dei Coli che producono verotossina sapeva produrre anche beta-lattamasi. Insomma i microbiologi tedeschi hanno trovato due brutte cose in un solo germe. A questo punto potrebbe anche darsi che il batterio così modificato si sia adattato all'ambiente intestinale dell'uomo, insomma l'origine animale per questa epidemia della Germania non è affatto sicura. Mentre c'è il forte sospetto che la capacità dell'«E.coli oio4:H4» di produrre beta-lattamasi possa dipendere dall'uso indiscriminato di antibiotici che veterinari e allevatori hanno fatto in tutti questi anni (li mettono persino nel cibo). È per cercare di ridurre il rischio di infezioni in allevamenti quasi sempre troppo affollati. Non c'è modo migliore per selezionare ceppi resistenti, che alla lunga danneggiano gli stessi animali e rappresentano una grande minaccia per l'uomo. Ma la resistenza agli antibiotici non basta a spiegare i danni renali provocati «E.coli oio4:H4» e le lesioni al cervello che possono portare a coma e morte. E allora?. Questo Coli aderisce alle pareti dell'intestino più tenacemente di qualunque altro («sembrano dei mattoni appiccicati alla parete —ha detto la dottoressa Karch, se lo vedi una volta non te lo dimentichi più») così si riversa nel sangue una grande quantità di tossina. E così che «il cibo può uccidere» scrive Nicholas Kristof sul New York Time del-l'ii giugno. Appunto, siamo proprio sicuri che tutto quello che è «biologico» sia buono e che i cibi prodotti dall'industria, con tanto di etichetta che ne certificano la qualità, siano invece concentrati di sostanze chimiche dannose? Sentite questa: nell'ottobre del 1986 in Canada si ammalano 70 persone quasi tutti hanno diarrea emorragica, 25 finiscono in ospedale con la sindrome emolitico uremica e uno muore. Tutti quelli che s'erano ammalati avevano bevuto succo di mela che veniva dalla stessa azienda, paradiso dell'agricoltura biologica dove c'era di tutto, persino cervi in libertà. Così le mele una volta cadute a terra venivano a contatto con gli escrementi degli animali e il Coli questa volta finiva nel succo di mela. Una mela al giorno leva il medico di torno. Di solito, ma non è sempre così.

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