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Invasori al microscopio

 

stafilococchi

Invasori al microscopio

 

Una finestra sul variegato mondo microbico che ci circonda per raccontare, da diverse angolature, le straordinarie capacità dei miliardi di microrganismi che occupano ogni angolo della terra, ne influenzano gli equilibri e condizionano nel bene e nel male la nostra vita, come validi alleati o come temibili avversari. Un mondo poco conosciuto, forse perchè abitato da forme invisibili a occhio nudo, ma è un mondo accattivante che vale la pena conoscere più da vicino.

 

Lucia Torricelli

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’onda anomala  Reportage dal mondo microbico  Una trappola per i picornavirus • Antibiotici, armi spuntate

 

 

 

 

 

 

 

 

onda anomala 

L’onda anomala (aprile 2020)

 

 

Una corsa a ostacoli tra un nemico microscopico senza volto, imprevedibile e agguerrito, che attraversa con velocità supersonica un territorio grande quanto il pianeta terra, e un esercito disarmato che cerca affannosamente di evitarlo, mentre da più parti si lavora alacremente nel tentativo di raggiungere il nemico, smascherarlo e colpirlo.

Non è un film di fantascienza, ma è  la realtà che tutto il genere umano sta vivendo, assediato e impotente di fronte alla  violenza distruttrice di un coronavirus mai incontrato prima, il Sars-Cov-2 . Nel frattempo  la comunità scientifica internazionale lavora senza sosta per mettere a fuoco il profilo genetico e le strategie di attacco di questo aggressore, per cercare di scoprire il suo tallone d’Achille e accelerare la ricerca di un farmaco e di un vaccino, le armi che potrebbero arrestare la sua corsa.

 

Il bel libro di Dorothy Crawford- docente di  Microbiologia all’Università di Edimburgo – potrebbe guidare il lettore “generalista” nell’esplorazione dell’incredibile universo dei virus e mostrare le potenzialità di questi agenti patogeni submicroscopici dall’origine ancora incerta, e gli stratagemmi che sono in grado di mettere in atto per assicurarsi la sopravvivenza.

 

 Il nemico invisibile. Storia naturale dei virus

di Dorothy Crawford, Cortina, 2002

 

“Lo specialista si compiace di trovare in questo volume la precisione dei concetti; il lettore colto incontra il piacere di disvelare un mondo che riteneva arcano; tutti provano la sensazione di partecipare all’avventura esaltante del progresso della ricerca scientifica, biologica e medica.”

 

Un viaggio attraverso molte storie di contagio raccontate in maniera accattivante e la narrazione dell’antico rapporto dei virus con Homo sapiens e con tutti gli altri sistemi viventi, nella perenne lotta per la sopravvivenza, “motore stesso della vita”.

Come definire i virus? Da dove vengono? Quali i percorsi evolutivi alla base dell’antico dei virus con la storia dell’umanità? Quali le armi di attacco e di difesa nella guerra tra uomo e virus? Come sarà il futuro? Riusciremo un giorno a sconfiggerli o rappresentano una minaccia costante per la nostra specie? In questo libro si trovano le risposte a queste e a molte altre domande.

Ci riteniamo protagonisti e dominatori della natura, ma perdiamo la partita contro virus già noti e nuovi  virus emergenti, subdoli e “intelligenti”, sempre in agguato, che si diffondono velocemente e all’improvviso,  senza preavviso. Come è già stato detto, a differenza dei batteri, che sono cellule autonome e autosufficienti, i virus non sono cellule, ma particelle costituite da un po’ di materiale genetico protetto da una guaina proteica .

 

Una brutta notizia incartata nelle proteine”, secondo Sir Peter Medawar, “la vita ridotta all’essenziale” secondo la Crawford. Definizioni suggestive che descrivono la natura sfuggente di questi agenti patogeni il cui ordine di grandezza è il nanometro (millesimo di micron), visibili al microscopio elettronico, a differenza dei batteri, il cui ordine di grandezza è il micron (millesimo di millimetro) e sono visibili al microscopio ottico. Per dirla con l’Autrice, se un virus fosse grande come un uomo, un batterio di medie dimensioni sarebbe grande come la Statua della Libertà.

 

Incapaci di autonomia metabolica, sappiamo che i virus trasferiscono il loro materiale genetico nella cellula vivente, ne sfruttano le risorse e la trasformano in una fabbrica produttrice di nuovi virus che partono all’assalto di altre cellule, e il ciclo distruttivo continua fino a quando non ci sarà un segnale di stop.

Trasferire il materiale genetico di cellula in cellula scatenando l’infezione è la strategia che questi agenti patogeni adottano per garantirsi la sopravvivenza. “Entrano nel nostro corpo silenziosamente, senza farsi notare, e ne invadono come parassiti le cellule in un modo che sfugge quasi completamente al nostro controllo “.

Nella parte conclusiva del libro l’Autrice si sofferma sul rapporto dei virus con gli altri sistemi viventi. I virus, presenti sulla terra da qualche miliardo di anni, hanno avuto il tempo di consolidare  gradualmente rapporti di coevoluzione con i nostri lontani antenati.

Oggi siamo alle prese con nuovi virus, subdoli e pericolosi, che incontriamo per la prima volta. Contro questi virus emergenti Il sistema immunitario non è attrezzato; manca nel suo archivio il profilo di aggressori “incensurati” che non ha mai incontrato prima. Al primo incontro dovrà prepararsi per sconfiggerli, senza esclusione di colpi. Comincia a quel punto una lotta contro il tempo tra il nostro sistema di difesa e gli invasori che avanzano, velocissimi nei ritmi riproduttivi. Spesso sono i virus ad avere la meglio, come ci ha insegnato questo nuovo coronavirus.

Tutto questo è sorprendente; come è possibile che entità così semplici abbiano nel loro arco tante frecce  per demolire in breve tempo un organismo complesso e sofisticato come il nostro?

Osservatori lungimiranti sostengono da tempo che alla fine siamo noi che offriamo ai virus il passaporto per il nostro organismo, siamo noi che abbiamo infranto il patto con la natura che ci ospita.

La natura è un sistema integrato, basato sulle relazioni tra tutti i sistemi viventi e l’ambiente; un sistema modulato nel tempo dal rimo lento dei processi evolutivi. L’irruzione violenta dell’uomo sulla natura, il modello di sviluppo della società globalizzata, lo sfruttamento selvaggio delle risorse, la distruzione degli habitat e dei rapporti tra le diverse specie che li abitano sono tutte condizioni favorevoli per il passaggio dei virus dall’animale che li ospita all’uomo, il quale diventa la nuova frontiera di conquista e il nuovo territorio da esplorare in modo tumultuoso, con conseguenze non prevedibili, quasi sempre devastanti, come epidemie e pandemie.

 

L’onda anomala scatenata dal Cov-2 è un avvertimento. I virus continueranno a minacciarci e a colpire.  Solo se riusciremo a immaginare un nuovo modello di sviluppo e a stabilire un nuovo patto con l’ambiente possiamo sperare in una tregua.

Facciamo parte della natura insieme a tutti gli altri sistemi viventi, ma non possiamo dominarla come padroni assoluti e sconvolgerla impunemente.

 

Altre letture

 

I virus non aspettano. Avventure, disavventure e riflessioni di una ricercatrice globetrotter

di Ilaria Capua

Marsilio, Venezia, 2012

 

Ricercatrice pluripremiata, ha girato il mondo per arricchire la sua ricerca di laboratorio con innumerevoli esperienze sul campo, allo scopo di studiare il comportamento dei virus influenzali nell’interazione tra l’uomo e gli animali selvatici, serbatoio naturale di questi virus. Le conseguenze di questa interazione sono il messaggio che l’Autrice vuole trasmettere e che ha sintetizzato nel titolo del libro.

Ilaria Capua ha avuto un ruolo determinante nel rendere pubblica la sequenza genetica del primo ceppo africano d’influenza aviaria H5N1. In questo modo ha aperto la strada ad una ricerca trasparente e più efficace, condivisa da tutta la comunità scientifica. Una scelta eticamente corretta, una sfida a un sistema consolidato meno trasparente che le costò molto a livello personale.

In questo agile libretto si racconta con leggerezza e autoironia, intrecciando la sua storia personale con le avventure scientifiche che l’hanno vista protagonista. Emerge il profilo di una donna determinata, coraggiosa, appassionata del suo lavoro e al tempo stesso legata alla normale quotidianità.

 

Virus all’attacco. Cosa ci aspetta dopo la SARS

di Edoardo Altomare e Margherita De Bac, prefazione di Gilberto Corbellini

avverbi Edizioni, Roma, Novembre 2003

 

Una panoramica puntuale e documentata sulla diffusione della SARS e sulla vulnerabilità dell’uomo di fronte ad agenti invisibili ancora dominanti nel tempo della tecnologia avanzata. Il rischio dell’attacco da parte di virus emergenti e di pandemie è sempre presente. Viene sottolineata la necessità di una preparazione seria da parte delle strutture preposte alla salvaguardia della salute pubblica.

“Le minacce provenienti dai virus, quelli già noti che si riaffacciano e i nuovi emergenti, sono molte: dalla possibilità di un ritorno della polmonite atipica a quella, incombente, di una nuova Spagnola. Un’epidemia globale, il “Big One”, che gli studiosi si aspettano come ormai imminente, e che potrebbe avere costi elevatissimi, anche in termini di vite umane”. 

Un libro profetico. Tutto quello che sta succedendo era stato previsto.

  

 

 


 

Microbi, comunità microbiche e metagenomica

Reportage dal mondo microbico (2017 - 2019)

 

Siamo immersi in un universo invisibile di miliardi di microrganismi di specie diverse. Batteri, virus, funghi affollano l’ambiente esterno e abitano dentro di noi. Preziosi collaboratori o temibili avversari, ne siamo assolutamente condizionati.

Virus e batteri, forse i gruppi  più rappresentativi e intriganti di questo variegato universo, collocati sullo stesso piano nell’immaginario comune, sono del tutto diversi per ordine di grandezza, storia evolutiva, modalità d’azione.

Un po’ di acido nucleico protetto da una guaina proteica, in bilico tra vita e non vita, dall’origine ancora  incerta: è l’identikit dei virus, particelle inerti prive di potere infettivo fino a quando rimangono nell’ambiente esterno, temibili aggressori nel momento in cui, attraverso diversi stratagemmi, riescono a penetrare in una cellula vivente di cui assumano il controllo. La totale mancanza di autonomia li rende parassiti obbligati della cellula bersaglio a cui ordinano di mettere a disposizione tutto l’apparato metabolico ed energetico per fabbricare nuovi virus. In alcuni casi, da abilissimi trasformisti, depongono le armi e adottano trappole intelligenti per assicurarsi la sopravvivenza nell’organismo, fino a quando questa convivenza funziona.

Cellule con metabolismo autonomo i batteri, in gran parte innocui, capaci di sofisticate strategie di adattamento anche in ambienti estremi e di grande versatilità metabolica, protagonisti di una storia lontana iniziata nella terra primitiva, quando cominciava ad affacciarsi la vita.

Non saremmo qui se i microrganismi non avessero creato le condizioni per la vita, né la vita, così come la conosciamo, potrebbe continuare senza il costante intervento dei microrganismi nel ciclo della materia.

Un’escursione in questo mondo invisibile riserva molte sorprese. Scopriremmo che sono i microbi i veri dominatori della Terra.

 

 

Notiziario Le Scienze

 

-          Quel batterio letale che vive sulla nostra pelle (redazione le Scienze, 29 novembre 2018)

Il nostro rapporto d’alleanza con i batteri può incrinarsi se cambiano le condizioni. Staphylococcus epidermidis, un batterio innocuo che ospitiamo sulla nostra pelle, può diventare un pericoloso aggressore se l’organismo si trova in un momento di fragilità.   http://www.lescienze.it/news/2018/11/29/news/batterio_epidermide_rischio_infezioni-4209116/-

 

-          L’influenza della flora intestinale sulla mente (redazione le Scienze, 06 febbraio 2019)

La flora intestinale è un vero organo che agisce a livello dell’intero organismo. Sembra che il dialogo e lo scambio di informazioni tra intestino e cervello influenzino anche lo stato di benessere o di malessere della mente. La ricerca continua.

http://www.lescienze.it/news/2019/02/06/news/flora_intestinali_batteri_depressione_benessere_mentale-4284039/

 

-          Un batterio contro l’effetto serra  (redazione le Scienze, 20 marzo 2019)

Sfruttare la versatilità metabolica dei microrganismi potrebbe risultate una carta vincente per affrontare il riscaldamento climatico da gas serra. Al centro di questo promettente percorso di ricerca  alcuni gruppi di batteri diffusi in molti ambienti, capaci di utilizzare nel loro circuito metabolico monossido di azoto, precursore del biossido d’azoto, un potente gas serra. Alla fine si ottiene azoto gassoso, un gas innocuo.

.http://www.lescienze.it/news/2019/03/20/news/batterio_consuma_ossido_nitrico-4341815/

 

 


 

 

Picornavirus 3DPX-009679NIH Verified X-ray structure of a human Kobuvirus: Aichi..

Una trappola per i picornavirus

 

Virus subdoli e imprevedibili sempre in agguato si diffondono con estrema facilità da un luogo all’altro, favoriti dai continui spostamenti di merci e persone nel tempo della globalizzazione. Il loro unico habitat per moltiplicarsi è la cellula vivente.

Ogni volta i risultati della partita tra invasore e cellula bersaglio dipendono dai mezzi di attacco e di contrattacco sui due fronti, come in tutte le competizioni.

Il sistema immunitario dispone di un ricco e variegato arsenale di strumenti per intercettare e colpire gli aggressori; è anche in grado di memorizzare la fisionomia di un virus e inserirlo nel suo data base per riconoscerlo ad un successivo incontro e attaccarlo più velocemente. E’un sistema di difesa sofisticato e sensibile, ma non è detto che riesca tutte le volte ad avere la meglio. I virus sono abili nel cambiare aspetto e se non sono più  riconoscibili dai sistemi di sorveglianza riescono a farla franca. Sono trucchi per la sopravvivenza inventati dalla natura nella lunga storia dell’evoluzione.

Fondamentale nella lotta contro questi nemici invisibili è la ricerca di farmaci antivirali mirati. I risultati in molti casi sono incoraggianti, come dimostra il lavoro avviato da un team di  ricercatori belgi e finlandesi alle prese con alcuni composti chimici sperimentali contro il picornavirus  CVB3.

-https://www.lescienze.it/news/2019/06/ Un'unica arma contro polio e raffreddore - Le Scienze-

 

 I picornavirus, come spiegano i ricercatori su PLOS Biology, sono un gruppo eterogeneo di virus con un diverso grado di pericolosità per l’uomo. Vi fanno parte i rhinovirus, agenti eziologici del raffreddore e di  eventuali complicazioni nei soggetti immunodepressi, e gli  enterovirus che possono causare malattie gravi come poliomielite, meningite, encefalite, pancreatite.

 

Il composto 17 risultava particolarmente efficace; un dato interessante ma non sufficiente. Secondo i canoni del metodo scientifico sarebbe stato necessario andare oltre la prima osservazione per approfondire  e capire di più.

Attraverso l’osservazione microscopica i ricercatori avevano infatti scoperto il tallone d’Achille del virus e il meccanismo d’azione del composto 17.

Riferiscono che nella guaina esterna di tutti i picarnovirus c’è una sorta di “tasca” proteica, una zona flessibile di manovra sulla quale il virus agisce per adattare la sua forma alla zona d’ingresso della cellula bersaglio.

Il composto 17 va ad inserirsi proprio in questa tasca e impedisce  l’adattamento della superficie virale alla barriera cellulare. Tra virus e cellula bersaglio viene a mancare l’interazione molecolare su cui si basa il linguaggio chimico utilizzato dai  sistemi viventi. Il virus, smarrito il codice d’accesso, rimane fuori dalla cellula.

Questi primi risultati, da riconfermare, sono la premessa per allargare lo studio ad una più ampia gamma di composti e alla progettazione di molecole sempre più mirate contro alcuni sottogruppi insidiosi di picornavirus, come i rhinovirus, gli enterovirus e le loro forme mutanti.

E’ in questa tensione verso nuovi obiettivi il fascino della ricerca!

 

 

 


 

 

 

Penicillina

Antibiotici, armi spuntate

  

Rivoluzionaria fu l’intuizione del microbiologo Alexander Fleming quando nel 1928 in una normale giornata di lavoro in laboratorio cominciò ad esaminare alcune colture batteriche cresciute su piastre Petri. Si accorse che una di queste era stata casualmente contaminata da una muffa, il Penicillium notatum. Fleming avrebbe potuto eliminare la piastra inquinata e procedere, ma si soffermò proprio su quella coltura inquinata. Osservò attentamente e notò che i microrganismi erano cresciuti sulla superficie della piastra, ma non intorno alla muffa, un particolare che catturò la curiosità dello scienziato: forse la muffa aveva prodotto una qualche sostanza che, diffusa nel terreno di coltura, aveva inibito la crescita dei batteri? Un’ipotesi suggestiva che necessitava  di una verifica sperimentale. L’estratto di muffa testato evidenziò un’attività antibatterica che confermava l’ipotesi. Era stata scoperta la penicillina!

Questo evento casuale inaugurava la stagione degli antibiotici, lo spartiacque nella lotta contro le infezioni batteriche che causavano migliaia di morti.

Succede a volte nella storia della scienza che il caso giochi  un ruolo importante, ma Il caso favorisce solo le menti preparate, come osservava Pasteur.

Dopo anni di successo della terapia antibiotica, oggi esiste un rischio reale che le infezioni batteriche diventino nuovamente uno spauracchio. Molte specie di batteri, già da qualche tempo, hanno  sviluppato resistenza a uno o a più antibiotici a causa dell’utilizzo massiccio e scorretto di questi farmaci negli allevamenti, negli ospedali, nelle varie strutture assistenziali, nelle frequenti prescrizioni a scopo preventivo contro i virus, del tutto insensibili agli antibiotici, nell’uso disinvolto che se ne fa da parte di cittadini disinformati.

 

La resistenza è la risultante di un meccanismo di selezione darwiniana che agisce su una popolazione microbica: l’antibiotico elimina i batteri sensibili e lascia spazio ai batteri resistenti i quali, avendo campo libero, diventano dominanti e continueranno a moltiplicarsi a scapito di quelli utili. È quello che succede con i batteri del microbioma intestinale dopo una terapia antibiotica, o negli ospedali, dove per il largo utilizzo di questi farmaci sono frequenti le infezioni da superbatteri resistenti. Un esempio di evoluzione in diretta.

Pare che le condizioni sociosanitarie e il livello di salute di una popolazione siano fattori determinanti nella diffusione di batteri antibioticoresistenti. È quanto si ipotizza in uno studio pubblicato su Nature Communications, realizzato da un gruppo internazionale di ricercatori che hanno tracciato una mappa globale della resistenza.

L’Italia  non brilla rispetto ad altri paesi. I dati riportati in un dossier pubblicato su le Scienze (febbraio 2020) non sono confortanti.

Se questi farmaci salvavita risulteranno sempre più inefficaci, siamo di fronte ad un grave problema di salute pubblica che impone l’adozione di interventi urgenti. L’istituzione della settimana mondiale sull’uso consapevole degli antibiotici è un’iniziativa che va in questa direzione. Per avviare un’inversione di tendenza sarà importante incoraggiare la ricerca di nuove molecole e di nuovi protocolli terapeutici, ma anche la promozione di campagne di sensibilizzazione e d’informazione che coinvolgano gli operatori sanitari, gli allevatori, i responsabili delle strutture educative e assistenziali, la  pubblica opinione.