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I batteri sanno che ore sono?

Anche i batteri non fotositentici hanno un orologio biologico, proprio come animali, piante e umani: una scoperta che potrebbe avere importanti implicazioni in ambito medico.

L'orologio biologico è quel meccanismo che regola i ritmi della vita di umani, animali e piante, non solo durante la giornata, aiutando il nostro corpo a capire quando è giorno e quando è notte e stabilendo i cosiddetti ritmi circadiani, ma anche nel corso dell'anno, segnalando ad esempio agli animali quando è il momento di andare in letargo o di migrare. Se studi precedenti avevano già dimostrato che i cianobatteri, batteri fotosintetici che producono glucosio, hanno degli orologi biologici interni, fino ad ora nulla si sapeva sui batteri non fotosintetici. Uno studio pubblicato su Science Advances ha riempito questo vuoto, rivelandoci che anche i batteri non fotosintetici regolano la propria attività molecolare basandosi su un orologio interno: una scoperta che può avere sorprendenti ricadute positive nella somministrazione di terapie e persino nella lotta biologica agli infestanti, in agricoltura.

Geni e cicli. I ricercatori hanno analizzato il batterio Bacillus subtilis, comunemente chiamato bacillo del fieno o dei pascoli, concentrandosi in particolare su due geni: l'ytvA, recettore della luce blu, e l'enzima KinC, che induce la formazione di biofilm e spore nel batterio. Gli studiosi hanno quindi osservato il comportamento dei due geni in una situazione di buio totale, confrontandola con una situazione di alternanza luce-buio (di 12 ore per ogni fase): è emerso che i livelli dei due geni aumentavano durante il buio e diminuivano durante la luce, seguendo dei cicli simili ai nostri ritmi circadiani, e che i cicli venivano rispettati anche durante le 24 ore di buio totale, a dimostrazione dell'esistenza di orologi "interni" ai batteri.

I geni si sono inoltre dimostrati sensibili alle variazioni di temperatura, e non in un modo "meccanico", reagendo al semplice cambio di temperatura momentaneo, ma seguendo un ritmo dettato dal loro orologio biologico. «Abbiamo scoperto per la prima volta che anche i batteri non fotosintetici sanno che ore sono», spiega Martha Merrow, capo dello studio. «Adattano le loro attività molecolari alle fasi della giornata, captando i cicli nella luce o nella temperatura ambientale».

Importanti implicazioni. Nonostante possa sembrare ai non addetti ai lavori una scoperta "di nicchia" e poco utile alla vita di tutti i giorni, non è affatto così. Secondo i ricercatori, i risultati di questo studio potrebbero avere implicazioni non solo in ambito medico (l'orario in cui si verifica l'esposizione al batterio è importante ai fini di un'eventuale infezione? L'orario di assunzione incide sull'efficacia di un trattamento antibatterico?), ma anche agricolo, dal momento che il bacillo del fieno viene utilizzato (anche) come fungicida nelle coltivazioni: «Riuscire a programmare l'orologio biologico di questo batterio», spiega Ákos Kovács, uno degli autori dello studio, «avrebbe conseguenze anche in diverse campi della biotecnologia».

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19 gennaio 2021 Chiara Guzzonato
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