Un approccio all’insegna dell’evoluzione sociale per gestire le infezioni batteriche

I batteri fanno affidamento sui sistemi complessi del comportamento sociale per sopravvivere e proliferare. La comprensione della modalità di manifestazione ed evoluzione di tali comportamenti potrebbe spianare la strada a nuovi metodi per affrontare le infezioni.

Ricerca di base

Il modo in cui specie diverse collaborano per sopravvivere è stato a lungo un argomento prediletto dei biologi evoluzionistici. Ad esempio, i suricati si alternano nel fare la guardia e avvertire dell’arrivo di eventuali predatori e si prendono cura a vicenda dei cuccioli. «Il compimento di un’azione collaborativa rappresenta una proposta che tiene conto di costi e benefici», spiega la coordinatrice del progetto SESE, Ashleigh Griffin dell’Università di Oxford, nel Regno Unito. «Nel mondo animale, si può capire perché un organismo potrebbe eseguire un’azione da cui non trae direttamente beneficio. Tuttavia, è di gran lunga più difficile pensare che i batteri si comportino allo stesso modo.» Ciononostante, questo tipo di comportamento collaborativo si verifica a livello molecolare, ma è solo più difficile da studiare. Ad esempio, i batteri resistono agli antibiotici come la penicillina tramite la produzione di enzimi. «Se alcune cellule rilasciano enzimi per disintossicare l’atmosfera, altre potrebbero approfittarne e comportarsi in maniera differente», afferma Griffin. «Questo genere di comportamento cellulare può incidere sulla progressione di un’infezione.»

L’evoluzione sociale e i batteri

L’obiettivo del progetto SESE seguito da Griffin, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, era l’applicazione del modello di evoluzione sociale al fine di comprendere meglio il comportamento dei batteri nell’organismo. Per scoprire quello che stava effettivamente succedendo, Griffin ha collaborato con un gruppo di microbiologi clinici. La collaborazione ha consentito di prelevare campioni batterici da un gruppo di circa 50 pazienti nell’arco di dieci anni. Ciò ha permesso a Griffin di scorgere i cambiamenti che si verificano nel corso del tempo a livello del comportamento batterico. «Inoltre, mi interessava sapere se la nostra comprensione delle dinamiche sociali potesse risultare utile nello sviluppo di nuove strategie di lotta alle infezioni», osserva Griffin. «L’idea, in questo caso, sarebbe prendere un ceppo di batteri che non contribuisce all’escrezione di composti utili, vale a dire di una molecola “imbrogliona”, per poi ingegnerizzarla geneticamente affinché apporti caratteristiche clinicamente vantaggiose.»

Applicare la biologia evoluzionistica ai batteri

Griffin è riuscita ad acquisire una serie di informazioni sul comportamento sociale dei batteri in presenza di infezioni a lungo termine, individuando i meccanismi evoluzionistici che guidano tali dinamiche. «L’informazione più importante è che tali risultati sono possibili solo se si integra la biologia evoluzionistica nella microbiologia», aggiunge Griffin. «La gran parte della microbiologia odierna si basa su prove in laboratorio, utilizzando batteri isolati dal loro ambiente.» Griffin spiega questa situazione adoperando come metafora una giraffa che viene teletrasportata da un gruppo di biologi alieni, intenti a comprendere la vita sulla Terra esaminando le specie in isolamento. «Per loro, il lungo collo della giraffa si dimostrerà inspiegabile», dichiara. «Dovranno quindi vedere l’animale nel Serengheti mentre mangia le foglie direttamente dagli alberi.» Tutto risulterà sensato una volta che si osserverà la giraffa nel suo ambiente. Lo stesso vale per i batteri che, proprio come gli animali, sono i prodotti dell’adattamento. L’introduzione di questo modo inedito di pensare si è rivelato determinante per il progetto SESE.

Nuovi modi per combattere le infezioni

Al di là della scienza fondamentale, il progetto SESE ha inoltre il merito di avere condotto a nuove potenziali applicazioni cliniche. La comprensione del comportamento dei batteri potrebbe un giorno aiutare gli scienziati a controllare meglio le infezioni. «L’idea dell’ingegnerizzazione genetica di determinate cellule batteriche per renderle meno resistenti agli antibiotici potrebbe essere una strategia attuabile», osserva Griffin. «Così potremmo smettere di basarci sulla produzione di più farmaci. Questa è una possibilità, sebbene sia necessario ulteriore lavoro.»