In natura, i batteri si verificano principalmente in collettivi multicellulari, piuttosto che come individui. Sono in grado di coordinare il loro comportamento, con alcune specie anche in grado di muoversi insieme in sciami. Il gruppo di ricerca junior di chimica biologica dell'Università di Costanza studia i modi in cui gli organismi possono manipolare e, soprattutto, inibire questo tipo di comportamento. Capo del gruppo e ricercatore principale Dr Thomas Böttcher, il suo team e il ricercatore di dottorato Sina Rütschlin (nata Richter) hanno esaminato la biosintesi di uno di questi inibitori della sciamatura, trovando che la sua produzione dipende da condizioni specifiche a livello di substrato della cellula batterica. C'è un importante aspetto evolutivo in questo:il gruppo di lavoro è stato in grado di dimostrare come le cellule batteriche producono varie sostanze naturali con il minimo sforzo. Nel futuro, questi risultati potrebbero giocare un ruolo importante nella lotta alle malattie infettive e alla resistenza agli antibiotici. Sono stati pubblicati nell'attuale numero online della rivista scientifica Biologia chimica cellulare .

La sciamatura rende i batteri molto più resistenti agli antibiotici. A volte, sciamare i batteri tollerano anche un aumento di dieci o cento volte della dose di antibiotico. Mentre un post-doc negli Stati Uniti, Thomas Böttcher è stato in grado di isolare due ceppi di batteri da un campione di alghe rosse: Vibrio alginolyticus , che brulica veloce, e alghe Shewanella, che inibisce questo movimento, limitando la spinta del suo rivale verso l'espansione. L'alga Shewanella ottiene questo tramite la secrezione di un cosiddetto sideroforo, che viene prodotto dal ceppo stesso e permette ai batteri di assorbire il ferro ferrico dall'ambiente.

La domanda è:come viene prodotto esattamente questo sideroforo? Quando si sequenziano i batteri, i ricercatori hanno scoperto un cluster di geni che potrebbe essere responsabile della produzione di siderofori a livello cellulare. "La nostra scoperta principale è stata che, contrariamente a quanto ci aspettavamo, l'enzima non produce il sideroforo rilevante a causa della sua specificità, ma che è il pool di substrati cellulari che governa il processo produttivo", dice il chimico, che è membro dello Zukunftskolleg dell'Università di Costanza. Lo studio ha rivelato che l'enzima isolato aveva la sua principale specificità per un metabolita completamente diverso rispetto alla cellula vivente. Sembra che la cellula possa regolare i suoi elementi costitutivi per produrre un metabolita che l'enzima responsabile non dovrebbe necessariamente favorire, ma che avvantaggia la cellula in modi importanti.

"La cellula batterica manipola i substrati per produrre tre metaboliti tutti allo stesso tempo. Questo crea variabilità, che consente la produzione efficiente di una varietà di metaboliti", spiega Thomas Böttcher. Questo, a sua volta, guida un rapido adattamento evolutivo.

Ci sono conseguenze per il fatto che l'enzima non sembra specializzarsi nella produzione di un metabolita principale, ma che vengono creati diversi metaboliti, la cui produzione è regolamentata a livello di substrato. Una pratica comune fino ad ora è stata quella di introdurre sequenze geniche da campioni ambientali a batteri di laboratorio ben gestibili, portando alla produzione di metaboliti. Però, come hanno dimostrato i ricercatori, questi metaboliti potrebbero non essere quelli prodotti in natura. È quindi importantissimo conoscere il pool di substrati della cellula per poter prevedere i prodotti corretti.