Gli scienziati hanno scoperto che i batteri possono creare qualcosa di simile a ricordi su quando formulare strategie che possono causare infezioni pericolose nelle persone, come la resistenza agli antibiotici e gli sciami batterici quando milioni di batteri si uniscono su un’unica superficie. La scoperta – che ha potenziali applicazioni per prevenire e combattere le infezioni batteriche e affrontare i batteri resistenti agli antibiotici – si riferisce a un elemento chimico comune che le cellule batteriche possono utilizzare per formare e trasmettere questi ricordi alla loro progenie nelle generazioni successive.
I ricercatori dell’Università del Texas ad Austin hanno scoperto che i batteri E. coli utilizzano i livelli di ferro come un modo per immagazzinare informazioni su diversi comportamenti che possono poi essere attivati in risposta a determinati stimoli.
I risultati sono pubblicati in Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze.
Gli scienziati avevano precedentemente osservato che i batteri che avevano avuto una precedente esperienza di sciamatura (muoversi su una superficie come un collettivo utilizzando flagelli) migliorano le successive prestazioni di sciamatura. Il gruppo di ricerca guidato dall’UT ha deciso di scoprirne il motivo. I batteri non hanno neuroni, sinapsi o sistema nervoso, quindi i ricordi non sono come quelli di spegnere le candeline a una festa di compleanno d’infanzia. Sono più simili alle informazioni archiviate su un computer.
“I batteri non hanno cervello, ma possono raccogliere informazioni dal loro ambiente e, se incontrano frequentemente quell’ambiente, possono immagazzinare tali informazioni e accedervi rapidamente in seguito a loro vantaggio”, ha affermato Souvik Bhattacharyya, autore principale e ricercatore. Rettore a inizio carriera presso il Dipartimento di Bioscienze Molecolari dell’UT.
Tutto riconduce al ferro, uno degli elementi più abbondanti sulla Terra. I batteri singoli e fluttuanti hanno livelli variabili di ferro. Gli scienziati hanno osservato che le cellule batteriche con livelli più bassi di ferro erano più sciamatrici. Al contrario, i batteri che formavano biofilm, densi e appiccicosi tappeti di batteri su superfici solide, avevano alti livelli di ferro nelle loro cellule. Anche i batteri con tolleranza agli antibiotici avevano livelli equilibrati di ferro. Queste memorie ferree persistono per almeno quattro generazioni e scompaiono alla settima generazione.
“Prima che ci fosse l’ossigeno nell’atmosfera terrestre, la vita cellulare primitiva utilizzava il ferro per molti processi cellulari. Il ferro non è solo fondamentale nell’origine della vita sulla Terra, ma anche nell’evoluzione della vita”, ha detto Bhattacharyya. “È logico che le cellule lo utilizzino in questo modo.”
I ricercatori teorizzano che quando i livelli di ferro sono bassi, le memorie batteriche vengono attivate per formare uno sciame migratorio in rapido movimento per cercare il ferro nell’ambiente. Quando i livelli di ferro sono alti, i ricordi indicano che questo ambiente è un buon posto dove restare e formare un biofilm.
“I livelli di ferro sono sicuramente un obiettivo terapeutico perché il ferro è un fattore importante nella virulenza”, ha detto Bhattacharyya. “In definitiva, più sappiamo sul comportamento dei batteri, più facile sarà combatterli.”
La ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health. Rasika Harshey, professoressa di bioscienze molecolari e presidentessa del centenario di microbiologia di Mary M. Betzner Morrow, è l’autore senior corrispondente dell’articolo. Alla ricerca hanno contribuito anche Nabin Bhattarai, Dylan M. Pfannenstiel e Brady Wilkins, insieme ad Abhyudai Singh dell’Università del Delaware.
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