Un sofisticato sistema di allarme precoce: come i batteri reagiscono ai pericoli
La comprensione è fondamentale per combattere le infezioni
Un gruppo di ricercatori dell'Università di Basilea ha scoperto che i batteri sono in grado di riconoscere il pericolo prima di esservi direttamente esposti grazie a un segnale di allarme. Riconoscono quando altri batteri nel loro ambiente stanno morendo e formano un biofilm protettivo come misura preventiva. Capire come i batteri comunicano tra loro e reagiscono alle minacce è importante nella lotta contro le infezioni.
I batteri sono in costante lotta per la sopravvivenza. I pericoli sono in agguato ovunque, dalle cellule di difesa del nostro corpo, dagli antibiotici o dai fagi, virus che attaccano solo i batteri. Nel corso dell'evoluzione, tuttavia, i batteri hanno sviluppato una serie di strategie per proteggersi da tali minacce. Ma come fanno i batteri a capire se nell'ambiente ci sono pericoli in agguato e a prendere misure di protezione?
Segnale d'allarme: frammenti di parete cellulare
Nel loro lavoro, i ricercatori guidati dal Prof. Dr. Knut Drescher del Biozentrum dell'Università di Basilea hanno scoperto che i frammenti della parete cellulare batterica, noti come peptidoglicani, avvertono i batteri dei pericoli presenti nell'ambiente.
"Queste molecole sono un segnale di allarme universale che non solo i conspecifici ma anche i batteri estranei possono riconoscere", spiega Drescher. "I peptidoglicani vengono rilasciati quando i batteri vengono distrutti dai fagi o uccisi dagli antibiotici, ad esempio".
Meccanismo di protezione: formazione di biofilm
I batteri reagiscono a questo segnale di allarme producendo una molecola chiamata c-di-GMP, che innesca la formazione di biofilm. I biofilm sono strutture tridimensionali in cui i batteri vivono insieme, incorporati in una matrice vischiosa. "Nel caso del Vibrio cholerae, l'agente patogeno che causa il colera, anche un breve contatto con i frammenti della parete cellulare è sufficiente a innescare la formazione del biofilm", spiega Sanika Vaidya, primo autore dello studio. All'interno del biofilm, i batteri sono protetti dagli attacchi di fagi e cellule di difesa e dagli antibiotici.
Strategia di sopravvivenza: un avvertimento al di là dei confini di specie
Tuttavia, i ricercatori hanno osservato questo comportamento non solo nell'agente patogeno del colera, ma anche in altri agenti patogeni pericolosi e talvolta multiresistenti come Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii, Staphylococcus aureus ed Enterococcus faecalis.
Il fatto che i batteri reagiscano allo stesso segnale di allarme in tutte le specie indica una strategia di sopravvivenza universale. "È interessante notare che anche le cellule immunitarie umane riconoscono i frammenti di peptidoglicano come segnale di infezione", spiega Drescher. "Quindi ci sono sorprendenti parallelismi tra i meccanismi di difesa dei batteri e degli esseri umani".
Rilevanza pratica: Prevenire i biofilm
Questa strategia di sopravvivenza universale potrebbe spiegare perché i biofilm svolgono un ruolo importante in così tanti ambienti, dagli ecosistemi naturali alle infezioni umane. Tuttavia, il lavoro solleva anche nuove domande: I frammenti della parete cellulare attivano altri meccanismi protettivi oltre alla formazione del biofilm? E come si possono utilizzare questi risultati per combattere meglio gli agenti patogeni che formano biofilm?
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Pubblicazione originale
Sanika Vaidya, Dibya Saha, Daniel K. H. Rode, Gabriel Torrens, Mads F. Hansen, Praveen K. Singh, Eric Jelli, Kazuki Nosho, Hannah Jeckel, Stephan Göttig, Felipe Cava, Knut Drescher; "Bacteria use exogenous peptidoglycan as a danger signal to trigger biofilm formation"; Nature Microbiology, Volume 10, 2025-1-3
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