Una nuova ricerca condotta dall'assistente professore di fisica della Carnegie Mellon University, Shiladitya Banerjee, dimostra come alcuni tipi di batteri possono adattarsi all'esposizione a lungo termine agli antibiotici cambiando la loro forma. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Fisica della natura .

L'adattamento è un processo biologico fondamentale che spinge gli organismi a cambiare i loro tratti e comportamenti per adattarsi meglio al loro ambiente, che si tratti della famosa diversità di fringuelli osservata dal biologo pioniere Charles Darwin o delle molte varietà di batteri con cui gli esseri umani coesistono. Mentre gli antibiotici hanno a lungo aiutato le persone a prevenire e curare le infezioni batteriche, molte specie di batteri sono state sempre più in grado di adattarsi a resistere ai trattamenti antibiotici.

La ricerca di Banerjee alla Carnegie Mellon e nella sua precedente posizione presso l'University College London (UCL) si è concentrata sulla meccanica e sulla fisica alla base di vari processi cellulari, e un tema comune nel suo lavoro è stato che la forma di una cellula può avere effetti importanti sulla sua riproduzione e sopravvivenza. Insieme ai ricercatori dell'Università di Chicago, ha deciso di approfondire come l'esposizione agli antibiotici influenzi la crescita e le morfologie del batterio Caulobacter crescentus, un organismo modello comunemente usato.

"Utilizzando esperimenti su una singola cellula e modelli teorici, dimostriamo che i cambiamenti nella forma delle cellule agiscono come una strategia di feedback per rendere i batteri più adattabili agli antibiotici sopravvissuti, Banerjee ha detto di ciò che lui e i suoi collaboratori hanno trovato.

Se esposto a dosi inferiori a quelle letali dell'antibiotico cloramfenicolo per più generazioni, i ricercatori hanno scoperto che i batteri hanno cambiato drasticamente la loro forma diventando più larghi e più curvi.

"Questi cambiamenti di forma consentono ai batteri di superare lo stress degli antibiotici e riprendere una rapida crescita, " ha detto Banerjee. I ricercatori sono giunti a questa conclusione sviluppando un modello teorico per mostrare come questi cambiamenti fisici consentano ai batteri di raggiungere una curvatura più elevata e un rapporto superficie-volume più basso, che consentirebbe a meno particelle di antibiotico di passare attraverso le loro superfici cellulari man mano che crescono.

"Questa intuizione è di grande conseguenza per la salute umana e probabilmente stimolerà numerosi ulteriori studi molecolari sul ruolo della forma cellulare sulla crescita batterica e sulla resistenza agli antibiotici, " ha detto Banerjee.

Altri autori dello studio includevano Aaron R. Dinner, Klevin Lo e Norbert F. Scherer dell'Università di Chicago; e Nikola Ojkic e Roisin Stephens, precedenti membri del gruppo di ricerca Banerjee presso l'UCL.