I ricercatori hanno scoperto un meccanismo precedentemente sconosciuto mediante il quale i batteri condividono il loro materiale genetico attraverso virus parassiti. Le intuizioni potrebbero aiutare gli scienziati a capire meglio come i batteri si adattano e si evolvono rapidamente e come diventano più virulenti e resistenti agli antibiotici.
uno studio pubblicato oggi in Cellula, una delle più importanti riviste scientifiche peer-reviewed nel campo della biochimica e della biologia molecolare, gli scienziati della National University of Singapore (NUS) e dell’Imperial College di Londra hanno scoperto un nuovo modo con cui i batteri trasmettono i loro geni, consentendo loro di evolversi molto più veloce di quanto precedentemente compreso. Guidati dall’assistente professore John Chen del Dipartimento di microbiologia e immunologia e del programma di ricerca traslazionale sulle malattie infettive presso la NUS Yong Loo Lin School of Medicine (NUS Medicine), le intuizioni potrebbero aiutare gli scienziati a comprendere meglio come i batteri patogeni si evolvono e diventano sempre più virulenti e resistente agli antibiotici.
La capacità di condividere materiale genetico è il motore principale dell’evoluzione microbica perché può trasformare un batterio benigno in un patogeno mortale in un istante. I fagi, i virus dei batteri, possono fungere da condotti che consentono ai geni di trasferirsi da un batterio all’altro mediante un processo noto come trasduzione genetica. Attualmente sono noti tre meccanismi di trasduzione: generalizzato, specializzato e laterale. Anche la trasduzione laterale è stata scoperta dagli stessi gruppi di ricercatori nel 2018 ed è almeno mille volte più efficiente del successivo meccanismo più potente, la trasduzione generalizzata.
Il nuovo processo è chiamato cotrasduzione laterale e gli architetti dietro questa nuova frequenza e velocità nell’evoluzione batterica sono i Staphylococcus aureus isole di patogenicità (SaPI), che sono elementi egoistici del DNA che sfruttano e parassitano i fagi e si trovano comunemente integrati nei cromosomi di S.aureus isola. S.aureus è un tipo di batterio che può causare infezioni da stafilococco nell’uomo e negli animali. Sebbene si manifesti principalmente come infezioni della pelle, può diventare pericolosa per la vita se si diffonde nel flusso sanguigno e infetta organi, ossa o articolazioni.
Il professor José R. Penadés del Dipartimento di malattie infettive e direttore del Centro per la biologia della resistenza batterica presso l’Imperial College di Londra, ha dichiarato: “Questa svolta fa luce su un nuovo percorso attraverso il quale i batteri si evolvono. Data l’allarmante ondata di resistenza agli antibiotici superbatteri, la comprensione dei meccanismi che guidano l’evoluzione batterica diventa sempre più critica”.
Questo processo appena scoperto, la cotrasduzione laterale, rivaleggia con la trasduzione laterale in termini di efficienza, ma supera quest’ultima in termini di versatilità e complessità. Mentre è noto che la trasduzione laterale si verifica solo quando i fagi dormienti all’interno dei genomi batterici si riattivano e iniziano la riproduzione nel ciclo litico, la cotrasduzione laterale può verificarsi durante il processo di riattivazione e l’infezione di nuove cellule batteriche.
Inoltre, a differenza dei fagi che sacrificano i loro geni per trasmettere il DNA dell’ospite batterico, i SaPI possono trasferirsi completamente intatti con il DNA batterico attraverso la cotrasduzione laterale. Questa notevole capacità consente loro di ripetere perpetuamente il processo, rendendoli significativamente più potenti ed efficienti nella trasmissione dei geni batterici.
L’Asst Prof Chen ha dichiarato: “Attraverso lo studio, abbiamo dimostrato che i batteri possono evolversi molto più velocemente di quanto abbiamo capito. Sebbene la trasduzione genetica sia sempre stata dominio esclusivo dei fagi, con un’inaspettata svolta ironica, la nostra ricerca ha dimostrato che i parassiti del parassiti più prolifici del pianeta (i fagi) sono probabilmente gli agenti di trasduzione più potenti ed efficienti attualmente conosciuti.”
L’ascesa dei superbatteri ha richiesto nuovi modi per trattare i ceppi resistenti agli antibiotici. Uno di questi metodi che ha preso piede negli ultimi anni è la terapia dei fagi, che prevede l’uso di fagi per eliminare i batteri nocivi nelle infezioni e nelle malattie. Tuttavia, invece di limitarsi a combattere i batteri, alcuni fagi terapeutici potrebbero rivelarsi complici inconsapevoli di SaPI o altri elementi correlati capaci di cotrasduzione laterale.
Secondo il professor Penadés, “Questo processo probabilmente si verifica anche in varie altre specie batteriche. Questa scoperta rivoluzionaria segna un cambio di paradigma nella nostra comprensione dell’evoluzione batterica e influenzerà immensamente i modi in cui combattiamo la resistenza agli antibiotici”.
“Essi (i fagi) potrebbero essere usati per distruggere i batteri a breve termine, ma finiscono per diffondere geni dannosi ad altre cellule a lungo termine, il che potrebbe rivelarsi disastroso. Con questo nuovo modo di comprendere i meccanismi evolutivi degli organismi che causano malattie , è importante che i fagi terapeutici siano attentamente controllati prima di essere utilizzati per la terapia”, ha affermato l’Asst Prof Chen.
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