Probabilmente sopravvivono nella cavità orale, i batteri si sono evoluti per dividersi lungo il loro asse longitudinale senza separarsi l'uno dall'altro. Un gruppo di ricerca co-guidato dalla biologa cellulare ambientale Silvia Bulgheresi dell'Università di Vienna e dal genetista microbico Frédéric Veyrier dell'Institut national de la recherche scientifique (INRS) ha appena pubblicato le loro nuove intuizioni su Nature Communications . Nel loro lavoro, hanno descritto la modalità di divisione di questi batteri simili a bruchi e la loro evoluzione da un antenato a forma di bastoncello. Propongono di stabilire i batteri orali di Neisseriaceae come nuovi organismi modello che potrebbero aiutare a individuare nuovi bersagli antimicrobici.

Sebbene la nostra bocca ospiti oltre 700 specie di batteri e il suo microbiota sia vario come quello del nostro intestino, non si sa molto su come i batteri orali crescono e si dividono. La bocca è un posto difficile in cui vivere per i batteri. Le cellule epiteliali che rivestono la superficie interna della cavità orale vengono costantemente disperse e, insieme al flusso salivare, gli organismi che abitano questa superficie lotteranno quindi per l'attaccamento.

È possibile che per attaccarsi meglio alla nostra bocca, i batteri della famiglia delle Neisseriaceae abbiano evoluto un nuovo modo di moltiplicarsi. Mentre i tipici bastoncelli si dividono trasversalmente e poi si staccano l'uno dall'altro, alcune Neisseriaceae commensali che vivono nella nostra bocca, invece, si attaccano al substrato con le punte e si dividono longitudinalmente, lungo il loro asse lungo. Inoltre, una volta completata la divisione cellulare, rimangono attaccati l'uno all'altro, formando filamenti simili a un bruco. Alcune cellule del filamento risultante adottano anche forme diverse, possibilmente per svolgere funzioni specifiche a vantaggio dell'intero filamento. I ricercatori spiegano:"La multicellularità rende possibile la cooperazione tra le cellule, ad esempio sotto forma di divisione del lavoro, e può quindi aiutare i batteri a sopravvivere allo stress nutrizionale".

Il team di ricercatori ha inizialmente impiegato la microscopia elettronica per esaminare, in tutta la famiglia delle Neisseriaceae, le forme cellulari batteriche che includono le due forme cellulari standard (bastone e coccus) oltre ai filamenti simili a un bruco. Confrontando le loro forme cellulari e genomi in tutta la famiglia delle Neisseriaceae, i ricercatori hanno potuto dedurre che i batteri multicellulari che si dividono longitudinalmente si sono evoluti da batteri a forma di bastoncello che si dividono trasversalmente. Inoltre, potrebbero individuare quali geni erano probabilmente responsabili dell'insolita strategia di moltiplicazione.

Hanno quindi utilizzato tecniche di etichettatura della fluorescenza per visualizzare la progressione della crescita cellulare nei batteri multicellulari e infine hanno confrontato la composizione genetica di questi con le specie "classiche" a forma di bastoncello. Infine, hanno cercato di ricreare quell'evoluzione introducendo i cambiamenti genetici nelle Neisseriaceae a forma di bastoncello. Sebbene non potessero costringere i batteri a forma di bastoncello a diventare multicellulari, la manipolazione genetica ha portato a cellule più lunghe e più sottili. "Ipotizziamo che nel corso dell'evoluzione, attraverso una rielaborazione dei processi di allungamento e divisione, la forma cellulare sia cambiata, forse per prosperare meglio nella cavità orale", ha affermato Frédéric Veyrier.

"Oltre ad aiutarci a capire come si è evoluta la forma cellulare, le Neisseriaceae multicellulari possono essere utili per studiare come i batteri hanno imparato a vivere attaccati alla superficie degli animali, l'unico posto in cui sono stati trovati finora. La metà di noi li sta portando in la nostra bocca, tra l'altro", spiega Silvia Bulgheresi del Dipartimento di Ecologia Funzionale ed Evolutiva dell'Università di Vienna.

Tuttavia, Philipp Weber dell'Università di Vienna, Ph.D., uno studente del team di Bulgheresi che ha anche lavorato allo studio, sottolinea che "l'espansione del campo della biologia cellulare a ulteriori morfologie e specie simbiotiche è fondamentale anche per aumentare il pool di proteine target (ad es. target antibiotici) per applicazioni biofarmaceutiche."

Sammy Nyongesa, un dottorato di ricerca studente del team di Veyrier dell'INRS, aggiunge:"Un approccio evolutivo, come quello intrapreso qui per le Neisseriaceae, può far luce su nuovi bersagli proteici imprevisti". + Esplora ulteriormente

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