Alcuni ceppi di batteri si autodistruggono in presenza di batteri rivali: è un comportamento noto da tempo, ma difficilmente spiegabile dal punto di vista evolutivo. Ora uno studio eseguito su colonie di Escherichia coli rivela che questa strategia va a beneficio della colonia: il sacrificio di chi si immola sarebbe simile a quello di alcuni insetti, che non esitano a dare la vita per il bene del nido. La ricerca è stata pubblicata su bioRxiv.
Gavettoni pronti ad esplodere. Per visualizzare il processo da vicino, gli scienziati dell'Università di Oxford hanno ingegnerizzato un ceppo di E. coli noto per autodistruggersi in situazioni di pericolo facendo in modo che diventasse verde poco prima del suicidio, e rosa durante il gesto estremo. Quindi, hanno esposto i mutanti a un ceppo di E. coli rivale, e sono rimasti a osservare la battaglia. Entrambi gli schieramenti hanno prodotto tossine per annientare i nemici. I batteri ingegnerizzati in prima linea sono stati eliminati direttamente dal "veleno"; quelli schierati subito dietro, si sono autosacrificati.
Prima di autoannientarsi, però, hanno impiegato circa un'ora per produrre e accumulare tossine: il loro sacrificio di massa è coinciso con il rilascio simultaneo di queste armi chimiche, che hanno aiutato il resto della colonia a sopravvivere. Dal punto di vista dell'evoluzione, una possibile - ma incompleta - spiegazione è che il sacrificio di alcuni serva a preservare i geni di famiglia: spesso i batteri vivono in colonie di cloni, e salvare i geni altrui significa portare avanti anche i propri. Ma l'espressione di questo comportamento dipende anche da altri fattori, come il mezzo in cui i batteri sono immersi o la velocità di crescita.
La medesima risposta. Questo stesso comportamento è stato osservato anche nelle colonie di alcuni insetti (come le api), in cui in genere individui già vecchi e con uno scarso potenziale riproduttivo si sacrificano per allontanare le minacce dall'alveare. Anche se lo spirito di gruppo dei batteri ricorda quello degli insetti, le due strategie si sarebbero evolute in modo indipendente e per analoghe motivazioni: una stessa soluzione sviluppata da organismi diversi, in risposta a un analogo stile di vita.
Sono essenziali alla vita. E scusate se è poco. Gli esseri viventi, a partire dalle piante, hanno bisogno di azoto per produrre le proteine e gli amminoacidi necessari al loro accrescimento. Nonostante l'azoto costituisca l'80% dei gas atmosferici, in forma gassosa non è però facilmente assimilabile per le piante. Alcuni batteri del suolo come il Rhizobium suppliscono allora a questo compito. Questi batteri entrano in simbiosi con le piante - in particolare con le leguminose - creando noduli nelle radici (vedi foto) dove avviene la fissazione dell'azoto atmosferico in ammoniaca e altri composti facilmente assimilabili. In cambio, i batteri ricevono dalla pianta carboidrati, e proteine. Senza il loro prezioso supporto, l'intera catena alimentare terrestre non funzionerebbe.
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Decompongono e riciclano. Ad alcuni farà un po' storcere il naso, ma è compito dei batteri dissolvere piante e animali (uomo incluso) dopo la loro morte. Alcuni, come i batteri Firmicutes o i Proteobacteria sono noti per intervenire nei processi di putrefazione. Ma molti altri, secondo i biologi, devono ancora essere scoperti: è possibile che molti ceppi batterici collaborino nel trarre energie e nutrienti da corpi che naturalmente si scompongono in forme più semplici.
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Ci salvano la vita. Nel 1928, in una delle scoperte casuali più fortunate della storia della medicina, il batteriologo scozzese Alexander Fleming si accorse che una coltura di batteri (strafiloccocchi) era stata attaccata e debellata da una sostanza sviluppatasi da un alimento ammuffito, il fungo Penicillium. Nasceva così la penicillina, che avrebbe salvato la vita a tanti soldati colpiti da infezioni durante la Seconda Guerra Mondiale. Altri funghi sono serviti, nel tempo, per la produzione di antibiotici, come la Vancomicina, prodotta a partire da un batterio del suolo del Borneo nel 1952. Nella foto al microscopio il Penicillium roqueforti, una muffa commestibile che rende delizioso il formaggio Roquefort.
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Rivelano gli autori di un crimine. Non ci sono solo le impronte digitali a testimonianza di un avvenuto misfatto: tecniche di investigazione sempre più avanzate puntano a riconoscere ladri e killer dalla caratteristica flora batterica che ogni essere umano si porta appresso. Una traccia unica e irripetibile, paragonabile a una vera e propria "impronta" identificativa, dalla quale si può scoprire anche se un cadavere è stato spostato, da quanto tempo la vittima è morta e quante persone avesse accanto al momento del decesso. Nella foto, l'impronta di una mano umana con annesse colonie batteriche.
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Regalano dolci rimedi. Nel 2005, alcuni scienziati dell'Università di Lund, in Svezia, hanno identificato 13 specie di batteri presenti nel miele selvatico che proteggono le api da agenti patogeni pericolosi per la loro salute. Le virtù curative del miele sono note da secoli, ma ora si scoprono le basi scientifiche di queste proprietà, che potrebbero essere sfruttate per confezionare rimedi alternativi ai farmaci tradizionali.
Il miele: come si fa e come sceglierlo
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Tengono in salute il nostro intestino. Il quale, come sappiamo, è un campo di battaglia tra batteri, che ne regolano il funzionamento e lottano per mantenere un equilibrio. I probiotici, organismi vivi come i vari ceppi di Lactobacillus che ogni giorno assumiamo attraverso alimenti specifici, come gli yogurt, possono aiutare a mantenere questo equilibrio, curare i sintomi di alcune patologie, come le infiammazioni intestinali, e ristabilire la corretta flora batterica, dopo - per esempio - una terapia antibiotica. Il batterio Lactobacillus reuteri contenuto nel latte materno, secondo l'Università di Bologna, aiuterebbe a prevenire le coliche intestinali dei neonati. Nella foto, campioni di Lactobacillus acidophilus.
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Servono a "fabbricare" proteine. Nel campo delle biotecnologie, e in particolare nella tecnologia del DNA ricombinante, frammenti di DNA umano che codificano per specifiche proteine sono inseriti in batteri comuni sfruttati come cellule ospiti, come l'Escherichia coli. Simili procedimenti sono sfruttati per produrre - per esempio - insulina umana, di cui qui sopra vediamo un cristallo.
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Producono energia pulita. Ricercatori dell'Università di Stanford hanno prodotto una batteria che genera elettricità grazie al lavoro di "digestione" di alcuni batteri nutriti a scarti animali e vegetali. Un secondo esperimento dello stesso centro di ricerca lavora alla produzione di gas metano rinnovabile, che non intacchi le riserve di gas naturale, nutrendo colonie batteriche con l'anidride carbonica raccolta dall'atmosfera (potete vedere l'impianto nella foto). Gli scienziati della Penn State University stanno lavorando a pile a combustione microbiologica, che generino corrente grazie a batteri che lavorano su scarti organici. Mentre alla Columbia University, un piccolo motore a batteri ha messo in moto un prototipo di automobilina.
Foto: © Mark Shwartz, Precourt Institute for Energy, Stanford University
Ci faranno... volare. Muffe particolarmente voraci potrebbero produrre una alternativa economicamente sostenibile ai biocarburanti finora conosciuti. Scienziati della Washington State University hanno appena messo a punto un sistema per produrre propellente per aerei a partire da un fungo, l'Aspergillus carbonarius, comunemente presente nel suolo, nelle foglie e nei frutti ammuffiti. Nutrito con farina d'avena, paglia di grano e rimanenze della produzione di mais il fungo ha prodotto idrocarburi simili a quelli usati per produrre propellenti nel campo dell'aviazione. Una alternativa pulita per uno dei settori più inquinanti nei trasporti. I trucchi per conservare il cibo più a lungo
Foto: © Dan Burton/Nature Picture Library/contrasto
Ripareranno le crepe di nelle strade. I ricercatori della Delft University of Technology (Olanda) stanno lavorando a un nuovo tipo di bio-asfalto contenente capsule di batteri che, a contatto con l'acqua, producano calcare, riempiendo così eventuali fratture formatesi sulla superficie. L'idea è venuta osservando il comportamento di alcuni batteri super resistenti, naturalmente presenti nei laghi alcalini vulcanici che, a contatto con l'acqua, producono calcare.
Foto: © Kate Ter Haar, Flickr
Vengono da molto lontano. D'accordo, questa non è una vera applicazione pratica, ma rappresenta un motivo in più per interessarsi allo studio dei batteri più resistenti, capaci di vivere in ambienti inospitali, privi di ossigeno e con temperature proibitive (come l'archeobatterio che vedete in questa foto). Secondo i sostenitori della teoria della panspermia, la vita sulla Terra potrebbe essere stata portata da batteri provenienti da altre zone dello Spazio, traghettati sulla Terra da asteroidi e comete. Inoltre, lo studio di batteri particolarmente resistenti trovati nelle aree più inaccessibili del nostro pianeta potrebbe offrire spunti interessanti per la localizzazione di forme di vita primitive presenti, per esempio, su Marte o altri pianeti "terrestri". 11 destinazioni aliene sulla Terra
Foto: © Dr. Terry Beveridge/Visuals Unlimited/Corbis
