Javier Apfeld ha affrontato la domanda come un detective dei vermi. Solo che, invece di risolvere l'omicidio di una creatura sinuosa, il biologo stava cercando di capire perché i vermi non sono morti, nonostante la presenza comune di una tossina mortale negli ambienti in cui vivono.

Il verdetto:i vermi sanno come rilevare e schivare la minaccia chimica. Un trucco che usano, come descrivono Apfeld e colleghi in un nuovo articolo pubblicato su PLOS Pathogens , è che sanno come cavarsela con un piccolo aiuto dal loro cibo.

E, dice Apfeld, assistente professore di biologia alla Northeastern, comprendere i metodi dei vermi potrebbe aiutarci a capire come altre creature, inclusi gli umani, che affrontano la stessa minaccia tossica possano ostacolare quel nemico chimico.

Il verme in questione si chiama Caenorhabditis elegans ed è un tipo di nematode microscopico spesso usato come organismo modello per studiare le malattie umane. Una delle maggiori minacce alla sua esistenza è una sostanza comune:il perossido di idrogeno.

Il perossido di idrogeno può essere fatale per tutti i tipi di organismi da incontrare. Il composto chimico reagisce facilmente con altre molecole e può abbattere le pareti cellulari. Si trova in tutto il mondo naturale, in particolare nelle sfere microscopiche poiché è prodotto da un'ampia gamma di microrganismi.

Il perossido di idrogeno è così comune che molti organismi hanno sviluppato meccanismi di difesa contro la sua tossicità. Un metodo consiste nel produrre enzimi che degradano la tossina chimica e impediscono che faccia danni. I vermi non sono diversi.

Ma in uno studio precedente, Apfeld e il suo team hanno notato una cosa particolare:C. elegans disattiva le difese del perossido di idrogeno quando mangiano.

"All'inizio sembrava un po' strano", dice. "Ma si scopre che i batteri mangiati dai vermi hanno difese simili, questi enzimi che degradano il perossido."

Apfeld ha ipotizzato che forse quando i vermi odorano di cibo, immaginano che saranno in grado di cooptare da soli la protezione di quei batteri. Dal punto di vista dei vermi, ha senso, dice:"Perché indurre una protezione quando puoi scaricare la protezione dai batteri?"

Ma non tutti i batteri offrono ai vermi la stessa protezione. Quindi i vermi potrebbero davvero dire la differenza tra quale snack li proteggerebbe e quale no?

Apfeld ha posto la domanda agli studenti nel suo laboratorio. Hanno avviato diversi esperimenti che hanno costretto i vermi a scegliere tra diversi alimenti in una capsula di Petri, a volte in presenza di perossido di idrogeno.

In un esperimento, i ricercatori hanno dato ai vermi la scelta tra batteri che degradano il perossido di idrogeno e batteri che non lo fanno. Mettevano un verme tra le due scelte nella capsula di Petri e guardavano dove andava.

Non sorprende che "quando c'era perossido in giro, i vermi avevano davvero una forte preferenza per i batteri che li proteggevano", dice Apfeld. A volte i vermi andavano in entrambi i posti, ma una volta che avevano sentito che i batteri non li avrebbero protetti, di solito lasciavano quel cibo.

Ma non sempre, dice Apfeld. "È una decisione difficile" per i vermi, dice. "Lasci il cibo? Perché se lasci il cibo, potresti non incontrare più cibo e morire. E se rimani, potresti anche morire", se c'è perossido di idrogeno intorno.

Per approfondire il processo decisionale di C. elegans, Apfeld ha collaborato con Vivek Venkatachalam, assistente professore di fisica alla Northeastern, e il suo laboratorio per immaginare l'attività cerebrale associata a queste scelte. Il team ha identificato quali neuroni hanno risposto alla presenza di perossido di idrogeno nell'ambiente e quali avrebbero risposto al cibo.

I ricercatori hanno scoperto che dato un ambiente con cibo e perossido di idrogeno, solo una delle risposte neurologiche vincerebbe. Se i batteri offrissero una protezione minore, il meccanismo neurologico alla ricerca di cibo avrebbe meno probabilità di vincere e il verme avrebbe impiegato tutta la sua energia per sfuggire alla minaccia del perossido di idrogeno piuttosto che ingoiare i batteri.

"Stanno rispondendo alla concentrazione di cibo, alla concentrazione di perossido", afferma Apfeld. "Ma stiamo solo iniziando a capire come i worm prendono le decisioni e come rispondono a segnali contrastanti."

Ulteriori indagini, dice, sono necessarie per capire meglio come il cervello coordina il mosaico di input sensoriali che segnalano pericolo, cibo e altri importanti indicatori per la sopravvivenza. E comprenderli nei vermi potrebbe fornire indizi su come le creature con sistemi neurologici più complessi (come gli esseri umani) sanno come reagire in modi per proteggersi.