I nostri corpi subiscono diversi cambiamenti nel corso della nostra vita. Lo stesso accade con i microbi che vivono con noi. Dopotutto, questi costituiscono una grande porzione delle cellule del nostro organismo. Ma, rispetto alle cellule che compongono i nostri tessuti e organi, questi microbi si dividono molto rapidamente, rendendo più comuni errori occasionali nel loro materiale genetico (mutazioni). Questi errori guidano l'evoluzione dei microrganismi e spiegano, tra le altre cose, la loro probabilità di causare malattie.

La maggior parte degli studi sull'evoluzione batterica sono condotti al di fuori degli organismi viventi o in modelli animali trattati con antibiotici, che non imitano un ambiente naturale e sano. Oltre a ciò, pochissimi studi hanno valutato come si evolvono i microbi per più di un mese. Per questi motivi, il modo in cui i batteri si evolvono a lungo termine quando colonizzano un ospite sano rimane una questione aperta.

I ricercatori dell'Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) hanno studiato l'evoluzione di un ceppo invasore del batterio Escherichia coli per più di seimila generazioni nell'intestino del topo. Per più di un anno hanno isolato i batteri dalle feci dei topi per valutare le alterazioni del loro materiale genetico. Alla fine, gli autori hanno dimostrato che quando un nuovo batterio colonizza l'intestino dei mammiferi, si evolve in due modi:1) generando una serie di mutazioni metaboliche che alterano la loro capacità di consumare nutrienti o 2) integrando materiale genetico da altri microrganismi.

Durante lo studio sono apparse versioni di E. coli che sono genetiche e funzionalmente diverse e, quindi, hanno diverse capacità di adattarsi a diversi ambienti. Queste versioni dello stesso batterio coesistono nell'intestino dell'ospite per milioni di generazioni. Questa coesistenza, tuttavia, può essere annullata dalla fissazione preferenziale di batteri con caratteristiche specifiche, in particolare se questi presentano mutazioni benefiche. Ciò è accaduto in tutti i topi che avevano, a priori, un ceppo residente di E. coli nell'intestino. La competizione ha spinto entrambi i ceppi ad evolversi. Nello specifico, il ceppo invasore ha acquisito materiale genetico da quello residente, attraverso l'azione dei batteriofagi (virus che infettano i batteri).

Quando i batteri integrano il materiale genetico del virus in modo stabile, diventano più idonei a sopravvivere nell'intestino. Tuttavia, se il virus si moltiplica, questi finiscono per morire. I ricercatori hanno dimostrato che, curiosamente, da 5 a 16 mesi dopo aver colonizzato l'intestino dell'ospite, l'E. coli invasore muore meno perché inibisce la moltiplicazione del virus. Ciò significa che i batteri si sono evoluti per "addomesticare" i virus batterici, mantenendo i benefici che portavano, ma eliminando i costi associati.

"È stato davvero emozionante scoprire che i batteri utilizzano così tanti processi diversi per evolversi nell'intestino", afferma Nelson Frazão, post-dottorato all'IGC e primo autore dell'articolo. Questo lavoro apre la strada alla previsione dell'evoluzione dei batteri nei nostri corpi. "Capendo come si evolvono i batteri a lungo termine, potremmo anticipare e persino evitare la resistenza agli antibiotici o la colonizzazione dell'intestino da parte di batteri patogeni che ostacolano il successo di alcuni trattamenti e possono portare alla morte", conclude il ricercatore.

La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications . + Esplora ulteriormente

Il sesso batterico guida l'evoluzione dei microbi per conquistare e colonizzare l'intestino