Energia dai batteri marini

Impianti elettrici del futuro che, collocati in punti strategici delle profondità marine, funzioneranno grazie alla capacità di microbi geneticamente modificati di generare spontaneamente energia elettrica. È la proposta di un team di ricercatori statunitensi del Naval Research Laboratory di Washington. Essi hanno realizzato una cella a combustibile (in pratica una pila) basandosi sul fatto che esistono in natura batteri in grado di trasformare gli ioni sodio in elettronegatività: in chimica il concetto di elettronegatività di un atomo corrisponde alla misura della sua abilità ad attrarre verso di sé gli elettroni condivisi con un altro atomo allo scopo di formare con esso un legame chimico. Gli esperti, applicando questa caratteristica fisiologica dei microrganismi a semplici elettrodi di grafite, hanno visto che è possibile sfruttare una certa differenza di potenziale elettrico per gli scopi più disparati, come quello concernente il funzionamento di un impianto di illuminazione. In particolare gli scienziati sono intervenuti tramite sofisticati procedimenti di bioingegneria per potenziare l’"appetito" dei microbi, in modo da indurli a nutrirsi con maggiore avidità, e quindi a produrre anche potenze elettriche superiori: allo stato attuale infatti, per far funzionare anche solo una piccola lampadina, sarebbero necessari decine di ettari di fondale marino colonizzato dai microrganismi presi in considerazione. La scoperta degli studiosi di Washington risponde a un altro celebre tentativo di impiegare i batteri per ottenere energia. Il riferimento è in questo caso al lavoro compiuto da ricercatori dell’università del Massachussets – Amherst, che hanno messo a punto una batteria basata sul lavoro di microbi (Rodoferax ferrireducens, isolati dai fondali della Oyster Bay in Virginia), in grado di trasformare in energia elettrica gli zuccheri di cui si nutrono. 

Batteri insospettabili (nascosti negli alberghi)

Telecomandi e interruttori. Sono questi – e non gli angoli più nascosti della camera e dei sanitari – i punti dove si annidano più batteri negli alberghi. Sono i risultati di uno studio diffuso dall'Università di Houston, in USA, e ripresa dalla rivista italiana Airone. Secondo la ricerca originariamente diffusa sulle pagine dell'American Society for Microbiology, bagni e letti sono molto più puliti rispetto ai telecomandi dei televisori e dei condizionatori d'aria e agli interruttori della luce. Il motivo è semplice: gli addetti delle pulizie concentrano le loro attenzioni su ciò che balza subito all'occhio, come i sanitari o i letti che se non sono ben fatti suscitano le lamentele degli ospiti. Non importa se il “vero sporco” è molto più a portata di mano!

Lotta allo stafilococco

Una sostanza presente in una rara pianta che cresce in Cile potrebbe aiutare a combattere lo Staphylococcus aureus, un batterio pericoloso che resiste all'azione antibiotica e infesta gran parte dei nostri centri ospedalieri. A capo dello studio c'è il chimico Jes Gitz Holler che ha viaggiato a lungo nella foresta pluviale con altri scienziati dell'Università di Copenaghen. Gli esperti si sono prodigati per raccogliere piante ed erbe che da millenni gli abitanti locali sfruttano per curare i propri mali. Holler ha così individuato in un avocado cileno (Persea lingue) una sostanza, poi battezzata Composto 1, che ha il potere di bloccare la pompa interna alle membrane del batterio MRSA, in grado di espellere gli antibiotici rendendoli inutili. «Abbiamo raccolto numerose specie e le abbiamo vagliate per vedere quali avevano maggiore efficacia», ha spiegato Holler. «Sulle più promettenti abbiamo eseguito l'isolamento guidato da prova biologica». In altre parole - si legge sulla rivista Science – gli estratti delle piante sono stati separati nelle loro componenti per capire quali fossero responsabili dell'effetto antibatterico. Staphylococcus aureus è la più comune causa di infezione concernente le fasi post-operatorie. Può arrivare a provocare infezioni letali, come la setticemia. Così, quando alcuni suoi ceppi, gli MRSA, sono in grado di contrastare gli antibiotici il problema diviene difficile da gestire. In futuro si tenterà, quindi, di scoprire se il Composto 1 è tossico all'interno dell'organismo e che effetto ha su di esso l'attività dell'apparato digerente. Se non dà problemi si potrà pensare di somministrare la nuova sostanza prima degli antibiotici. «La ricerca deve seguire nuove strade, una è quella delle sostanze naturali», chiude Holler.

ESTREMI NATURALI

Batteri spaziali

Basta la parola a offrire una chiara idea delle loro caratteristiche: estremofili. Sono, infatti, organismi che vivono in condizioni “estreme”, dove nessun altro essere vivente potrebbe resistere, e dove fino a pochi anni fa si pensava non esistesse alcuna forma di vita. E invece non è così. Molti microorganismi sono così “folli” da trovarsi perfettamente a loro agio in ambienti a dir poco inospitali, nei quali le prerogative vitali sono al minimo, per non dire del tutto inesistenti. I tardigradi, per esempio, phylum di invertebrati di dimensioni comprese fra 0,1 e 1,5 mm, possono sopportare temperature maggiori di 151°C o inferiori a -270°C, ed essere sottoposti - senza subire ripercussioni negative - a radiazioni mille volte superiori al limite animale; alcuni batteri, classificati con la sigla OU-20, e riconducibili al genere Gloeocapsa, hanno mostrato di poter sopravvivere per 553 giorni nello spazio, esposti all'esterno della Stazione Spaziale Internazionale, nel modulo del'ESA Technology Exposure Facility. Sempre più spesso ci si sofferma, dunque, su questi esseri viventi perché dal loro studio si può giungere a importanti considerazioni relative all'evoluzione della vita sulla Terra, o all'ipotesi di vita extraterrestre. Perché, sia nell'uno che nell'altro caso, il riferimento è a specie verosimilmente capaci di vivere senza ossigeno, a temperature estreme, in habitat fortemente acidi o basici, in perfetta sintonia con l'idea di mondi primordiali o universi planetari lontani dalla cosiddetta “habitable zone”. Non solo. Lo studio degli estremofili serve anche a condurre test nell'ambito delle bio-trasformazioni e della bio-catalasi in condizioni “off-limits”, tali da consentire la diagnosi precoce di varie patologie. Ma, da un punto di vista prettamente biologico, a cosa si riferisce il termine “estremofilo”? È un termine generico, utilizzato dagli scienziati per indicare un organismo elementare, un batterio, un'alga, un invertebrato, un lichene, dotato di caratteristiche peculiari, che si discostano da quelle dei viventi “tradizionali”, che non possono fare a meno di due prerogative essenziali per vivere: aria e acqua. «Sono, in generale, organismi in grado di mantenere il flusso metabolico in condizioni ritenute a-biologiche: alti o bassi valori di temperatura, pH, pressione e salinità», rivelano i ricercatori dell'Università di Messina. Si parla, pertanto, di termofili riferendosi a microrganismi che si trovano a loro agio solo quando la temperatura si aggira intorno agli 80°C; di iper-termofili, per indicare specie che sopravvivono senza problemi anche quando la colonnina di mercurio arriva ai 120°C; gli alofili sono microbi che prosperano in ambienti iper-salini; gli acidofili e basofili, quelli che resistono a condizioni di pH solitamente incompatibili con la vita; i piezofili, infine, sono i microrganismi che vivono senza subire danni anche se sottoposti a pressioni idrostatiche massime, riscontrabili nelle profondità oceaniche. Le specie che sopravvivono in habitat caratterizzati da temperature estreme sono stati scoperti negli anni Settanta in USA, presso il Parco di Yellowstone. Qui sorge un bacino magmatico nel quale si formano costantemente geyser, sorgenti calde, fumarole e vulcani di fango, dando ospitalità a numerosi microrganismi iper-termofili, in grado di vivere a temperature superiori a 110°C. Fra questi ci sono, per esempio, i Sulfolobus acidocaldarius, Thermus aquaticus e Synechococcus; il Synechococcus è, in particolare, il microrganismo più evoluto: al tramonto cessa l'attività fotosintetica e comincia a fissare l'azoto, convertendolo in composti utili per la crescita cellulare. Allo stesso genere appartiene l'elongatus che, geneticamente modificato, possiede la capacità di trasformare l'anidride carbonica in isobutanolo e isobutiraldeide, in pratica, un carburante potenzialmente applicabile ai mezzi motorizzati. «Sono organismi riconducibili a numerose specie, benché quella più rappresentativa di questi mondi hot siano i lividus», dicono i ricercatori dell'American Microscopical Society. «Sono microbi solitari, tassonomicamente riferibili ai cianobatteri». Ma il record di sopravvivenza in condizioni “iper-termiche” spetta al Methanopyrus kandleri, scoperto nel Golfo di California a 2mila metri di profondità: la specie si riproduce e vive disinvoltamente a 122°C. «Sopravvive nell'oscurità perché non necessita di luce per la produzione di energia: piuttosto, metabolizza e crea biomasse direttamente dai gas dissolti nel fluido proveniente dalla crosta terrestre», rivela Paul Davis, nella sua ultima opera Uno strano silenzio (Codice Edizioni). All'opposto ci sono organismi accasatesi dove si registrano le temperature più rigide del pianeta. Si parla in questo caso di specie psicrofile, presenti anche sulle nostre Alpi. La resistenza al gelo è garantita da pareti cellulari con strati lipidici ultra-spessi che proteggono dal freddo, aiutandosi con la produzione di proteine anti-gelo. Aquaspirillum arcticum e il Rhodoccus - capace di frantumare i legami idrocarburici - sono fra le più conosciute e maggiormente studiate. Ricerche su questi organismi si stanno conducendo con successo presso le Valli di McMurdo, al Polo Sud, dove sferzano venti a 320 chilometri orari, e dove alcuni microbi sono stati individuati a 400 metri di profondità, sotto lo strato di ghiaccio perenne, a una temperatura costante di -5°C. «Sono specie che possono sopportare un freddo incredibile prima di smettere di crescere», puntualizza Davis. Lo studio di queste forme viventi “estreme” offre importanti ragguagli in merito a varie tesi astrobiologiche, inerenti la seria possibilità che una parte della vita terrestre possa essersi generata in seguito all'attecchimento di “specie aliene”, forse di provenienza marziana. L'ambiente alofilo è tipico, invece, di alcuni laghi africani, dove l'intensa evaporazione delle acque, crea un accumulo eccessivo di sale, che ucciderebbe qualunque essere vivente. Eppure, anche qui, ci sono microorganismi che vivono comodamente. Il lago Retba, in Senegal, a circa 30 chilometri da Dakar, ospita il Desulfohalobium retbanse: è un batterio caratterizzato da membrane cellulari contenenti pigmenti rosa, che conferiscono la tipica colorazione alla superficie di questa curiosa realtà limnologica. L'aspetto più incredibile è che questa specie batterica vive benissimo solo se la concentrazione salina raggiunge i 400mg per litro. È ciò che accade anche in un famoso bacino mediorientale: «Il Mar Morto, infatti, si è rivelato avere un nome fuorviante, dal momento che ospita diverse specie di alofili», precisa Davis. Ma gli estremofili possono anche vivere senza acqua e senza aria. Batteri di questo tipo di trovano frequentemente nei deserti dove le precipitazioni annue sono inferiori ai 100mm. Organismi appartenenti ai generi Metallogenium e Pedomicrium posseggono caratteristiche cellule sferoidali delle dimensioni comprese fra 0,4 e 2 micron, che proliferano ossidando il manganese e il ferro, colorando le rocce del deserto dello Utah, in USA. La Dunaliella algae è una piccola alga scoperta in Cile nel 2010, che si “abbevera” usufruendo della rugiada mattutina che si deposita sulle tele dei ragni. Ci sono poi esseri viventi che in qualche modo riescono a recuperare l'acqua anche in ambienti saturi di anidride carbonica e idrocarburi. È il caso degli abitanti del Pitch Lake, sull'isola di Trinidad, il più grande deposito naturale di asfalto del mondo. Qui - Dirk Schulze-Makuch della Washington State University - ha scoperto che in media, un grammo di materiale lacustre, contiene un milione di estremofili, riconducibili ai batteri e agli archea, raggruppamento tassonomico coinvolgente esemplari di livello cellulare elementare. Batteri estremofili sono stati trovati anche nelle grandi profondità terrestri: «Negli anni Ottanta l’astrofisico Thomas Gold della Cornell University supervisionò un progetto sperimentale di estrazione del petrolio in Svezia e fece parlare di sé quando dichiarò di aver scoperto l’esistenza di forme di vita al fondo di un pozzo profondo diversi chilometri», dice Davis. «Non furono in molti a credergli. Nel giro di qualche anno, tuttavia, altri ricercatori cominciarono a trovare microorganismi viventi nei fori delle rocce a grande profondità. Ed era soltanto il principio: milioni di microbi per centimetro cubico furono trovati nei nuclei delle rocce dei pozzi di petrolio scavati in mare alla profondità a cui riuscivano ad arrivare gli scavatori. Ben presto fu chiaro che c’è molto spazio per alloggiare i microbi dentro il nostro pianeta». Lo studio di questi microrganismi è molto importante per gli astronomi che inseguono la vita su altri mondi: si stima, infatti, che organismi molto simili agli abitanti di Pitch Lake possano dimorare su Titano, una delle lune di Saturno, con dei presupposti geochimici assimilabili alla limnologia del lago di Trinidad. Altri microrganismi, invece, sembra che non possano fare a meno di “nutrirsi” di radiazioni. Il batterio Deinooccus radiodurans, per esempio, riesce a vivere anche con livelli radioattivi di 15mila gray. In pratica questo microbo è in grado di sopportare senza rischi una dose di radioattività 1500 volte superiore a quella necessaria per stroncare un uomo. Il Thermococcus gammatolerans raggiunge addirittura i 30mila gray. «La ricerca sui microrganismi estremofili del genere Deinococcus resistenti a radiazioni ultraviolette (UVR) ha peraltro importanti ricadute terapeutiche», spiega Alessandra Polissi, microbiologa dell'Università di Milano. «Questi microrganismi, infatti, possono essere utilizzati per sviluppare nuovi farmaci antitumorali in grado di prevenire gli effetti dannosi di UVR sulla pelle». Per ciò che riguarda infine la basicità e l'acidità di un ambiente, si è visto che esistono batteri - genericamente definiti acidobatteri - che si riproducono agevolmente in condizioni di massima acidità, a 3 di pH, in pratica la concentrazione riscontrabile nella Coca-Cola o nell'aceto. Organismi che invece sopportano con facilità l'estrema basicità di un habitat sono stati evidenziati nel Parco di Yellowstone, con pH pari a 8. 

Un'immagine di Titano

Batteri titanici 

Titano è la luna di Saturno più grande, di dimensioni maggiori anche di Mercurio, e fra i numerosi satelliti del sistema solare, seconda solo a Ganimede. È caratterizzata da una spessa atmosfera – assai ricca di azoto e metano - vinta per la prima volta dall'uomo con la missione Cassini-Huygens e l'atterraggio sulla superficie del corpo celeste del lander Huygens. Si ipotizza che possa essere caratterizzato da un nucleo caldo di silicati, cui farebbero seguito uno strato di ghiaccio ad alta pressione, una strato di acqua liquida, e uno di ghiaccio. Notizie sulla sua superficie sono state rese note soprattutto dopo la missione Cassini-Huygens. Parrebbe che la superficie del satellite sia liscia, con variazioni massime di una cinquantina di metri. Più elevata sembrerebbe una zona denominata Xanadu; le zone scure invece dovrebbero riferirsi a laghi di metano o etano. Qui si potrebbe avere un ciclo “idrocarburico” analogo a quello dell'acqua sulla Terra, con piogge di metano, e formazioni di canali per via erosiva. Il lago più famoso è stato battezzato Kraken ed è esteso 400mila chilometri quadrati; un altro si chiama Ligeia. Secondo gli americani Chris McKay e Heather R. Smith il satellite potrebbe essere stato colonizzato da batteri esotici in grado di respirare idrogeno e cibarsi di acetilene. Ma niente che possa essere assimilato al concetto di essere vivente tradizionale. «DNA e RNA necessitano di ossigeno e fosforo, e di ossigeno ce n'è davvero poco su Titano», sostengono i ricercatori dell'Università Tor Vergata di Roma. «Il DNA ha una forma a doppia elica perché è composto da parti idrorepellenti ed idrofile. Per cui, la vita su Titano potrebbe aver trovato altre molecole per contenere informazioni». 

Posizione del lago di Vostok, in Antartide

I segreti di Vostok 

Ci sono voluti venti anni di trivellazioni, ma ora si potrà fare finalmente luce sul mistero del Lago di Vostok in Antartide. È uno dei luoghi più inospitali della Terra, a 3.769 metri di profondità nei ghiacci antartici, lungo 250 chilometri e largo 50. Secondo gli scienziati russi che per primi lo hanno raggiunto nel 2012, è rimasto isolato per venti milioni di anni. Alla luce di ciò si presume che possa contenere caratteristiche “naturali” ancestrali, del tutto diverse da quelle odierne. E naturalmente il riferimento è a specie tipicamente estremofile abituate a vivere in ambienti off-limits. Ma con ogni probabilità non dovrebbe ospitare organismi potenzialmente letali per l'uomo: «A queste temperature difficilmente si può pensare alla presenza di virus in grado di provocare danni al genere umano», rivela Nina Zaitseva, capo specialista della Divisione Scienze Terrestri dell'Accademia delle scienze russe. Il lago sorge esattamente sotto al punto più freddo della Terra, ma è riscaldato dagli influssi geotermici della Terra. «Sarà, in ogni caso, come esplorare un altro pianeta», rivela Robin Bell, glaciologo della Columbia University. Con questa conquista torna in auge anche la leggenda secondo la quale il DNA di Adolf Hitler e della sua compagna Eva Braun, sia conservato in prossimità del lago. Lo annuncia il quotidiano russo Ria Novosti, rivangando una storia mai appurata e riferita a una fantomatica base nazista in Antartide dove ancora oggi si conserverebbero i resti del dittatore nazista.

OCEANI INFETTI

Megavirus chilensisa individuato nelle acque cilene

Nel 1986 Lita Proctor è una studentessa della State University of New York. Da tempo si occupa di virus. È soprattutto interessata a far luce sulla realtà di quelli marini, di cui non si sa quasi nulla: si ritiene che, rispetto a quelli terrestri, siano molti di meno, e con una variabilità genetica per nulla significativa se paragonata ad altre creature. Comincia a viaggiare e a raccogliere campioni di acqua marina, facendo tappa nel Mar dei Sargassi e ai Caraibi. Tornata nei laboratori del Long Island, parte con le analisi microscopiche. Il risultato è incontrovertibile: il mondo marino pullula di virus, probabilmente ce ne sono più che in ogni altro habitat terrestre. Proctor prova ad azzardare dei numeri, ritenendo del tutto attendibile la presenza di 100 miliardi di virus in appena un litro di acqua marina. Ma per i virologi di mezzo mondo esagera, aggiungendo alle sue cifre degli zero a caso. Non è così. Passano pochi anni e nuovi studi confermano l'operato della scienziata newyorkese, arrivando a stimare il numero di virus che caratterizzerebbero gli oceani di tutto il pianeta: 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000. È un numero a dir poco esorbitante, imparagonabile a qualunque altra forma vivente. Immaginando di metterli tutti in fila si arriverebbe a ottenere una coda lunga 200 anni luce. Mettendoli, invece, su una bilancia arriverebbero a pesare l'equivalente di 75 milioni di balene blu. «Sono organismi che si adattano a ogni ambiente» spiega Roberto Danovaro, direttore del Dipartimento di scienze del mare presso l'Università della Marche, «li troviamo, infatti, in tutti gli oceani anche a profondità considerevoli, comprese le fosse oceaniche profonde 11mila metri. Non solo. Scavando per vari metri sotto i sedimenti, compaiono ancora forme di vita virale, dove nessun altro organismo potrebbe resistere ad eccezione dei procarioti da essi infettati». Alla luce di ciò viene facile pensare che i nostri mari possano essere infestati dai virus e che per il nostro benessere sia necessario starne alla larga il più possibile. In realtà non serve a nulla evitare di andare al mare e fare il bagno, poiché solo una minuscola frazione di virus marini è realmente in grado di infettare l'uomo. Gran parte della loro attività biologica, infatti, interferisce con i batteri e gli archea, organismi microscopici, diffusissimi ovunque. Gli studiosi hanno calcolato che in un secondo i virus sono in grado di infettare miliardi di volte un batterio, ogni giorno uccidendone circa la metà di tutti quelli che popolano gli oceani del pianeta. Negli oceani terrestri avvengono 1023 infezioni da virus al secondo. La scoperta dei primi batteriofagi – virus che infettano i batteri (e gli archea) – risale agli studi di Felix d'Herelle, celebre medico e batteriologo canadese che nella prima metà del Ventesimo secolo propose di curare l'uomo tramite la somministrazione di virus nell'organismo, al posto degli antibiotici. La sua proposta venne boicottata perché il giro industriale degli antibiotici era molto più proficuo, benché il medicinale avesse più controindicazioni dei farmaci virali. Nel 1917 scoprì la loro azione studiando i corpi feriti dei soldati francesi e per la prima volta fece luce su una realtà tassonomica estremamente eterogenea e diversificata. Gli studi di Proctor, dunque, confermano i suoi lavori e la sua lungimiranza perennemente osteggiata. 

Virus antartici

Il peso dei virus a livello biologico e ambientale è importantissimo. I fagi marini, in particolare, influenzano direttamente l'ecologia e le dinamiche biologiche della Terra. Tengono sotto controllo gli habitat e la proliferazione batterica e addirittura contribuiscono al benessere dell'uomo. È il caso del colera, malattia veicolata da batteri chiamati Vibrio che trovano la loro dimora ideale fra le acque terrestri. Il nome deriva da vibrioni, e si riferisce a batteri gram-positivi (che assumono una tinta violetto, dopo essere stati sottoposti alla colorazione di Gram, necessaria per studiarli meglio), in grado di respirare con o senza la presenza di ossigeno e di muoversi grazie all'azione di un flagello polare. I Vibrio cholerae (distinguibili dai Vibrio parahaemolyticus e dai Vibrio alginolyticus, responsabili di altre malattie) vengono normalmente parassitati dai fagi: il batteriofago attacca il batterio fissando le sue fibre su un punto preciso della superficie batterica, contraendosi e iniettando il suo acido nucleico. Con la fine del ciclo parassitario la popolazione di Vibrio esplode e si ha la classica epidemia di colera. I virus a questo punto si moltiplicano a grande velocità - superando quella dei batteri, che vengono così distrutti - debellando la pestilenza. Questo, in realtà, è solo uno fra i tanti meccanismi messi in atto dai virus, interagendo con l'attività batterica. In molti casi essi contribuiscono a regolare il clima. Molti cianobatteri e alghe microscopiche svolgono un'azione fotosintetizzante cospicua, fornendoci circa metà dell'ossigeno che respiriamo; alcuni organismi secernano quantità considerevoli di solfuro dimetile, molecola che, partecipando alla formazione delle nubi, facilita l'albedo (riflessione solare), contrastando il surriscaldamento globale; i microbi inoltre assorbono e rilasciano CO2, responsabile primario dei gas serra. Sicché, interferendo con essi, i fagi, indirettamente, regolano tutto ciò che su scala macroscopica avviene nell'atmosfera e nei fondali marini, dove il cibo è più scarso. Presi, invece singolarmente, l'attività di questi microrganismi, determina il rilascio annuale nella catena alimentare di una quantità di carbonio compresa fra 0,37 e 0,63 miliardi di tonnellate di carbonio, garantendo la sopravvivenza di numerose specie. «Sono dati preliminari che richiedono ulteriori ricerche», dice Danovano, «tuttavia è certo che l'attività dei virus può esser determinante per l'equilibrio climatico del pianeta». I virus marini stupiscono anche per la loro incredibile variabilità genetica. I geni di un uomo e quello di uno squalo sono relativamente simili e si possono fare senza problemi dei paragoni. Situazione che perde completamente di significato se rapportata alla realtà genetica dei virus. Uno studio condotto alle Bermuda ha, in particolare, messo in evidenza 1,8 milioni di geni virali, di cui solo il 10% assimilabili a quelli di piante e animali; il restante 90% è assolutamente nuovo per la scienza. In 200 litri di acqua marina gli scienziati ritengono di poter distinguere circa 5mila genotipi (assimilabili a 5mila specie) virus geneticamente diversi; in un chilogrammo di sedimento marino si arriva a un milione di tipi. Questa eccezionale ricchezza genotipica è dovuta alla loro attitudine di infettare organismi diversissimi fra loro, con caratteristiche evolutive profondamente diverse. Per compiere la loro azione parassitaria-predatoria si sono ultraspecializzati, diversificandosi notevolmente fra loro. 

L'agonia del lago d'Aral

Là dove c'era il lago ora c'è... il deserto

Il lago d'Aral, un tempo il quarto bacino lacustre del mondo, rischia di scomparire dagli atlanti geografici entro il 2020. Stando, infatti, alle recenti ricostruzioni compiute dall'ESA, negli ultimi decenni la distesa d'acqua dolce s'è ristretta del 74% e il suo volume si è ridotto dell'85%. La fase di prosciugamento, iniziata negli anni Sessanta, ha portato allo sviluppo di due specchi lacustri: il piccolo Aral, a nord, e il grande Aral, a sud. Ma mentre per la parte meridionale non c'è più nulla da fare, gli ambientalisti confidano di riuscire almeno a salvare il bacino settentrionale: a questo scopo è stata creata una diga per separare definitivamente le due porzioni lacustri e per consentire a un vecchio immissario di alimentare il piccolo Aral. Il declino del lago posto a cavallo fra Uzbekistan e Kazakistan, sopraggiunge con la sciagurata idea dell'establishment sovietico di coltivare intensamente le piantagioni di cotone, sfruttando le acque dei fiumi Amu Darya e Syr Darya, che dalla notte dei tempi tengono in vita il bacino. Prima di questo intervento la superficie lacustre misurava 67mila chilometri quadrati; la popolazione in prossimità del lago beneficiava di prodotti ittici e di un clima mitigato dal ciclico movimento delle acque; Muynak, il vecchio centro affacciato sulle sue rive, rappresentava uno dei porti più floridi della regione ed era fra le mete turistiche più gettonate dagli amministratori dell'epoca. Ma oggi la situazione è drasticamente cambiata. Le persone che vivono nei dintorni del lago, infatti, oltre a patire la fame, sono vittime di numerosi disturbi, soprattutto a livello respiratorio, per via delle polveri alzate dal vento, cariche di sale e di pesticidi. L'80% delle specie ittiche è estinta. E Muynak è divenuta una specie di città fantasma, mezza sepolta dalla sabbia, circondata da navi arrugginite e altri relitti marittimi.

Le fasi di prosciugamento del lago

Un ulteriore problema deriva dall'isola Vozrozdenia, antica sede di esperimenti condotti con armi batteriologiche. Benché nel 2002 gli statunitensi siano intervenuti per disinfestare il territorio, risulta che siano ancora presenti materiali potenzialmente pericolosi. Il rischio, dunque, è che animali e uomini possano venirne a contatto, causando disastri di natura sanitaria e ambientale. Secondo i dati forniti dal NASA World Wind, la situazione è già precipitata, poiché l'isola si sarebbe ormai trasformata in una penisola. Ma Google Earth e Google Maps contraddicono questa tesi, sostenendo che Vozrozdenia sia ancora separata dalla terraferma da qualche centinaio di metri. Evidentemente la bassezza dei fondali confonde le idee, ma è chiaro che l'isolamento della lingua di terra nel cuore dell'Aral ha i giorni contati.

Immagine aerea del lago d'Aral: si nota sulla destra l'isola Vozrozdenia

Ife fungine e batteri: il segreto per disinquinare i terreni

Alcuni batteri che abitano il terreno hanno un grande potere: sono in grado di disinquinare l’ambiente degradando le molecole complesse e nocive in elementi singoli e innocui. I microrganismi, però, hanno grande difficoltà a muoversi. Pertanto, se una colonia di batteri è attiva in un certo punto del terreno, non potrà mai esserlo da un’altra parte, per consentire un disinquinamento omogeneo di un dato appezzamento. Ecco, dunque, farsi strada la proposta di un team di studiosi di Lipsia del Centro Helmholtz per la ricerca ambientale: sfruttare le ife dei funghi, potenzialmente utilizzabili dai batteri come vie per propagarsi ovunque (un po’ come accade per l'uomo con le autostrade). Le ife sono dei filamenti che nell’insieme vanno a costituire il micelio dei funghi, tanti filamenti che possono distribuirsi sottoterra anche per diversi chilometri: in un grammo di terra possono esserci fino a cento metri di ife dal diametro di pochi micrometri. Gli esperti hanno condotto i loro esperimenti con lo Pseudomonas, batterio arcinoto, alla base di alcune patologie umane. Si è visto che quest’ultimo si muove con una rapidità nettamente superiore nel terreno se a sua disposizione ha molte ife da “percorrere”. Nel test gli studiosi hanno creato una chiazza inquinante di fenantrene, e posizionato una colonia di Pseudomonas a grande distanza da essa: in questo modo si è visto che i microrganismi sono effettivamente in grado di raggiungere la loro fonte alimentare, servendosi della membrana mucillaginosa delle ife. Stando agli scienziati europei questa ricerca offre una nuova e concreta possibilità per ciò che riguarda la disinfestazione dei terreni, contando sul fatto che sia i funghi che i batteri abitano senza problemi qualunque tipo di substrato.

GENERAZIONE ZIRTEC (I)

In una scuola palermitana gli studenti allergici alla parietaria sono aumentati in due anni del 63%. Nelle scuole superiori romane il 18% dei ragazzi presenta problemi cronici di rinite e ostruzione nasale. In Lombardia i bambini asmatici sono oltre 130mila: la sola provincia di Milano ne conta 53mila, di cui 2.500 gravi. Complessivamente, in Italia, il 10% dei bimbi sotto i 14 anni soffre di asma bronchiale, nell'80% dei casi provocata da allergia; il 20% di rinite allergica; il 10% di dermatite atopica. Sono i dati raccolti da una serie di studi recentemente condotti in Italia, riguardo una malattia che - nonostante i progressi della medicina e della scienza - continua a colpire sempre più persone, specialmente in giovane età: l'allergia.

I numeri di una malattia sociale

Le malattie allergiche sono in costante aumento in Italia e nel mondo e occupano il sesto posto fra le patologie croniche più frequenti. Nel Belpaese, dal 1950 a oggi, gli allergici sono passati dal 10% al 30%. Tendenza riscontrabile in tutta Europa dove i malati rappresentano il 26% della popolazione, vale a dire più di una persona su quattro. Alla luce di ciò si prevede che, in tutti i paesi industrializzati, nel 2020, un bambino su due sarà vittima di una o più forme allergiche. Il 50% degli allergici è colpito anche da asma bronchiale: dal 1980 al 1994 la mortalità per attacco d'asma è cresciuta del 30%. L'allergia viene dunque considerata una malattia sociale a tutti gli effetti, con ripercussioni sempre più gravi anche sul mondo del lavoro: una ricerca americana ha dimostrato che le assenze lavorative e la riduzione della produttività negli ultimi tempi, dovute alla sola rinite allergica (il famoso raffreddore da fieno), sono costate alla comunità circa 250 milioni di dollari.

Quando il sistema immunitario va in tilt

Ma cos'è l'allergia? È una malattia del sistema immunitario caratterizzata da una iperproduzione di anticorpi IgE (immunoglobuline E), che si verifica in seguito al contatto con sostanze assolutamente innocue - come per esempio i pollini - giudicate, però, pericolose dall'organismo. Le immunoglobuline E sono sintetizzate dai linfociti B, e più precisamente dalle plasmacellule, cellule specifiche del sistema immunitario. Il vero compito delle IgE è quello di proteggere l'organismo dalle infezioni da parte di parassiti come gli elminti, metazoi vermiformi tassonomicamente riconducibili a organismi come i trematodi e i cestodi, che compiono il loro ciclo vitale all'interno di un ospite specifico (a differenza di altri parassiti come i pidocchi che lo compiono all'esterno). Le cosiddette IgE totali sono, peraltro, uno degli indici più utilizzati per valutare la gravità di un'allergia, tramite un banale esame del sangue. Per un adulto il numero di IgE non dovrebbe superare il numero di 100-200 KU/l. Ma nelle allergie gravi si può arrivare anche a concentrazioni 10 volte più elevate. Il temine allergia viene introdotto per la prima volta nel 1906 dai pediatri viennesi Clemens von Pirquet e Béla Schick, dopo aver notato l'ipersensibilità di alcuni pazienti verso particolari sostanze.

Starnuti, prurito e dispnea

Tra i sintomi tipici della malattia ci sono per esempio il naso che cola (rinorrea), gli occhi arrossati, la pelle che pizzica. Nei casi più gravi si hanno veri e propri attacchi di asma, con dispnea e tosse. In generale i malati di allergia possono essere classificati in due famiglie: "sneezer and runner" e "blocker". I primi presentano sintomi facilmente riconducibili alla rinite allergica, come starnuti, rinorrea, prurito, congiuntivite; possono, inoltre, comparire le occhiaie, tipiche della congestione venosa nella zona oculare, e il cosiddetto "saluto allergico", relativo alla frequenza con cui ci si gratta il naso a causa del prurito. I secondi sono invece caratterizzati esclusivamente da ostruzione nasale e catarro. Per scatenare una crisi allergica bastano pochi granuli di polline di dimensioni molto piccole, fra i 17 e i 40 unimicron. È sufficiente, pertanto, il contatto con soli 50 pollini per metro cubo d'aria per mandare in tilt un organismo ipersensibile. I vegetali producono grandi quantità di polline: una spiga sola di segale distribuisce in una stagione più di 4 milioni di granuli di polline; un platano (albero che raggiunge tranquillamente i 30metri di altezza) produce mediamente 15-20 miliardi di granuli pollinici in un anno.

Il peso dell'ereditarietà

La malattia allergica è in gran parte dovuta alla genetica o, meglio, all'ereditarietà: ci sono specifici geni legati alla malattia che si tramandano di generazione in generazione. Per questo motivo più individui di una stessa famiglia tendono a soffrire l'azione di allergeni comuni (agenti che causano le allergie). Gli studiosi hanno verificato che un bambino nato da una coppia di genitori allergici ha l'80% di possibilità di ereditare gli stessi problemi di mamma e papà. Il fattore ereditario, però, cala progressivamente se c'è un solo genitore malato, fino ad arrivare a una percentuale di rischio del 10% nel caso in cui nessuno dei familiari è soggetto alla malattia. Alcuni esperti dell'Università di Edimburgo hanno, inoltre, identificato un gene difettoso che aumenterebbe significativamente il pericolo di sviluppare patologie allergiche. Il riferimento è alla cosiddetta filaggrina, proteina che - prodotta dal gene FLG - ha il compito di unire i filamenti di cheratina (sostanza presente nello strato corneo della pelle), contribuendo all'efficienza della barriera epidermica. Dai dati accumulati in 24 studi è emerso che chi presenta questo gene mutato corre molti più rischi degli altri di ammalarsi di rinite, asma ed eczema. Una curiosità riguarda il fatto che in una famiglia numerosa sono soprattutto i primogeniti a soffrire di allergia, mentre i fratelli e le sorelle più piccoli risulterebbero meno vulnerabili a questa tara del sistema immunitario. Secondo gli studiosi dell'Università del South Carolina, guidati da Wilfred Karmaus, rispetto alla prima gravidanza, la placenta delle successive funziona meglio, facilitando la dotazione di autodifesa nel nuovo embrione che va formandosi.

Colpa della troppa igiene?

Il problema allergico potrebbe essere imputabile all'eccessiva igiene, che caratterizza case, scuole, e ambienti di lavoro dell'uomo moderno: i bimbi di oggi, in particolare, fra i più sensibili alle allergie, crescerebbero in contesti ambientali fin troppo puliti, quasi sterilizzati, tali per cui, il loro di sistema immunitario in via di formazione, non impara a differenziare le sostanze innocue da quelle nocive. "La causa dell'aumento delle allergie nei bambini dei paesi ricchi è dovuta proprio alla diminuzione del carico microbico ambientale", rivelano gli esperti del Dipartimento di Medicina pediatrica dell'Ospedale Bambino Gesù di Roma. "I batteri sono importanti perché inibiscono le reazioni allergiche". La conferma arriva da studi condotti in aree geografiche o contesti ambientali dove l'igiene è un optional. In Africa si è visto che le allergie sono molto meno frequenti rispetto all'Europa. Fra i rom rappresentano una rarità. In Thailandia sono immuni dalle allergie solo coloro che vivono in ambienti malsani, circondati da scarti e rifiuti. "Le regioni della Terra in cui le condizioni sanitarie sono rimaste stabili nel tempo, hanno mantenuto anche un livello costante di casi di allergia e malattie infiammatorie", dice Guy Delespesse, professore dell'Università di Montreal. "Più sterile è l'ambiente in cui vive un bimbo, più alto è il rischio che possa sviluppare allergie o altri disturbi autoimmuni nel corso dell'esistenza".

Creata in laboratorio la prima cellula artificiale

Ricercatori americani guidati dal celebre Craig Venter (sempre più rockstar e sempre meno scienziato, nella foto) hanno creato in laboratorio la prima cellula batterica artificiale, un risultato giudicato dallo stesso Venter eccezionale: "Pensiamo sia davvero un traguardo importante, sia dal punto di vista scientifico che filosofico", rivela Venter. "Di sicuro ha cambiato il punto di vista sulla definizione della vita". Il passo successivo sarà quello di creare artificialmente un organismo vivente a tutti gli effetti, programmato per funzioni ben precise. "Abbiamo in mente un grandissimo numero di possibili applicazioni". Gli scienziati stanno per esempio pensando alla nascita di batteri salva-ambiente, microrganismi creati in laboratorio che potrebbero ripulire terreni e acque da agenti inquinanti; ad alghe in grado di assorbire anidride carbonica, contrastando i danni dell'effetto serra; a microbi che potrebbero produrre vaccini. La prima cellula artificiale - battezzata Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 - ha visto la luce presso il Craig Venter Institute di Rockville. La sua prerogativa è quella di essere completamente controllata da un Dna artificiale, composto da circa un milione di lettere (quello umano ne comprende 3,2miliardi). I lavori per il suo ottenimento sono iniziati nel 2007: i ricercatori giungono al primo Dna sintetico, riproducendo artificialmente quello del Micoplasma mycoides, microrganismo tradizionalmente utilizzato da Venter per i suoi esperimenti. Nel 2009 si arriva a eseguire il primo trapianto di Dna, trasferendo il genoma (naturale) del Micoplasma mycoides nel Mycoplasma carpicolum, specie batterica affine alla prima. Oggi, dunque, si è passati alla fase finale trapiantando il Dna sintetico e caricandolo in una cellula batterica privata del suo acido desossiribonucleico. "La chiamiamo sintetica", precisa Venter, "perché è stata ottenuta partendo da un cromosoma artificiale, costruito utilizzando informazioni elaborate al pc, composti chimici e un sintetizzatore del Dna". In pratica gli scienziati hanno ottenuto la prima cellula, figlia di un computer, la prima tappa verso la vita sintetica: "È la prima cellula sintetica che mai sia stata prodotta", conclude Venter, "e la chiamiamo così perché la cellula è totalmente derivata da un cromosoma sintetico, ottenuto in un sintetizzare chimico utilizzando quattro combinazioni di sostanze chimiche, a cominciare dalle informazioni di un pc". Il Vaticano, da sempre contrario alle manipolazioni genetiche, per ora mantiene un certo riserbo. Ieri il direttore della sala stampa vaticano, padre Federico Lombardi, s'è limitato a dire che preferiscono "aspettare di saperne di più".

Il servizio del TG2

Da un enzima batterico il segreto per digerire il sushi

I giapponesi amano il sushi e lo digeriscono senza problemi perché il loro apparato gastrointestinale è caratterizzato da un enzima specifico, in grado di scindere i carboidrati complessi delle alghe. Questo enzima viene prodotto da un batterio chiamato "Bacteroides plebeius", una specie di ogm naturale, che ha acquisito nuove informazioni trasferendo sul suo genoma geni provenienti dal genoma dei batteri marini (Zobellia galactanivorans). "Il trasferimento orizzontale di geni ai microbi dell'intestino è stato ipotizzato in molti casi", racconta Mirjam Czjzek, chimica della Marie Curie University di Parigi. "Questa però è la prima volta in cui si evidenzia un batterio che guadagna una nuova nicchia ecologica grazie a un pezzettino di Dna acquisito attraverso il contatto con altri microrganismi ingeriti insieme al sushi". La ricerca condotta dagli esperti della Station Biologique de Roscoff rivela che questo particolare batterio è presente negli orientali, ma non negli occidentali, e questo spiegherebbe il motivo per cui anche gli italiani fanno fatica a digerire il sushi. Il sushi è un cibo a base di riso cotto condito con aceto di riso, zucchero e sale e combinato con un ripieno di pesce, alghe, vegetali e uova.

Fiori in ospedale? Meglio evitare

Curiosa ricerca pubblicata sul British Medical Journal dice che è sconveniente portare fiori quando si fa visita a qualcuno in ospedale. Margherite, orchidee, violette, potrebbero infatti veicolare batteri pericolosi e 'rubare' ossigeno ai malati; inoltre l'eventuale caduta di un vaso potrebbe causare danni ai macchinari ospedalieri. Lo studio inglese è stato preso alla lettera, tanto che in alcuni nosocomi britannici è già stato vietato l'ingresso con mazzi di fiori e piante. Gli esperti italiani della Società d'igiene rivelano, però, che i batteri si trovano un po’ ovunque, e che quindi se si bandiscono piante e fiori, in teoria, bisognerebbe bandire anche tutto il resto: sicuramente i vegetali non vanno ammessi nei reparti di terapia intensiva o per trapianti, per il resto la loro presenza fa più bene che male.

Energia dai batteri... golosi di cioccolato

Un'idea originale per ottenere energia: dare da mangiare cioccolato ai batteri. Studiosi dell'Università di Birmingham hanno selezionato campioni di Escherichia coli – batterio comunissimo nell’intestino umano – per poi osservarlo alle prese con gli scarti di cioccolato, caramello diluito e avanzi di torroncino. In questo modo s'è visto che il microrganismo non solo va ghiotto per tutti questi prodotti zuccherati, ma in più è in grado di ridurre i glucidi producendo idrogeno. Come è noto l’idrogeno rappresenta una fonte energetica di primo ordine. Le stelle, per esempio, ne bruciano in gran quantità per produrre energia. All’uomo, dunque, farebbe molto comodo disporne senza limite e così fronteggiare il problema delle cosiddette fonti esauribili come il petrolio e il carbone. Purtroppo il primo elemento della tavola periodica è davvero difficile da ottenere. Sono necessarie, infatti, forti pressioni e temperature estreme, parametri che allo stato naturale si riscontrano solo in pochi angoli dello spazio. Dunque non è difficile immaginare lo stupore degli scienziati quando si sono resi conto che l’Escherichia coli alle prese col cioccolato e altri prodotti simili è in grado di liberare idrogeno. I batteri sfruttano l’azione dell’enzima idrogenasi che catalizza le reazioni di dissoluzione degli zuccheri, producendo un’energia tale da mettere in moto le pale di un ventilatore; nei test, l’idrogeno accumulato, ha fornito il fabbisogno energetico necessario ad alimentare un cella a combustibile collegata a un piccolo strumento per far aria.

Scoperti i batteri "cleptomani": rubano i geni che ci aiutano a contrastare le infezioni

Battezzati batteri “cleptomani”, il loro scopo è privare l’organismo umano dei geni che ci proteggono dalle infezioni. Secondo i ricercatori dello European Molecular Biology Laboratory (Embl) a Heidelberg, in Germania, la consapevolezza di questa nuova categoria di microrganismi, offrirà nuove soluzioni nella ricerca contro malattie come la polmonite o altre patologie connesse con l’azione batterica e le infezioni del corpo umano in generale. Il primo pensiero degli studiosi è andato alla realizzazione di nuovi vaccini in grado di ostacolare l’attività dei microrganismi più aggressivi e tenaci. Vaccini testati appositamente per incentivare la produzione di anticorpi da parte di un organismo malato e bloccare quindi le infezioni sul nascere. Lo studio europeo si è soprattutto concentrato sul gene responsabile della produzione di una specifica proteina del sangue: l’alfa–2macroglobulina. Quest’ultima è fondamentale nella lotta contro determinati agenti patogeni esterni e pertanto la sua assenza o inattivazione è assai sconveniente per il nostro corpo. (Dei valori della alfa–2globulina ci si serve anche per diagnosticare neoplasie o malattie gravi del fegato). I batteri analizzati dagli studiosi di Heidelberg si servono dunque di un gene umano per proteggere se stessi dalla controffensiva operata dal sistema immunitario che li ospita. Il gene inglobato dai microrganismi non è più in grado di compiere la sua azione normale, e quindi anche la proteina salva-infezioni perde la sua autonomia. Gli studiosi hanno inoltre precisato che il gene in questione non seguirebbe le normali vie evolutive, ma andrebbe verosimilmente incontro a mutazioni che lo indurrebbero a sottomettersi all’azione batterica. La ricerca pone infine l’accento sul fatto che per la prima volta è stato evidenziato un meccanismo microbiologico che va ben oltre i rapporti di parassitismo o commensalismo noti nelle specie più evolute. Il fenomeno, infatti, è riconducibile solo a certe attività fisiologiche esplicate dai virus, parassiti cellulari per antonomasia. I virus non presentano un’attività metabolica. Ma vengono trasportati passivamente finché non trovano una cellula da infettare. Relativamente allo studio tedesco è curioso sottolineare l’espediente utilizzato da alcuni virus per riprodursi. Questi ultimi inseriscono il loro genoma in quello dell’ospite (una cellula) in modo che sia replicato con esso. Quando la progenie è matura, la membrana cellulare si rompe e la cellula muore consentendo l’ulteriore diffusione dei virus. C’è dunque chi ha trovato più idoneo rubare i geni altrui e chi invece ritiene più conveniente “donare” i propri.

Raggi ultravioletti per disinquinare fiumi e laghi

In Usa si sta pensando di disinquinare fiumi e laghi con i raggi ultravioletti (UV). È la proposta di scienziati dell’Università del Maryland e del National Institute of Standards and Technology (NIST). Gli studiosi hanno, in particolare, messo a punto un sistema che consente di distruggere i bifenili policlorurati, sostanze chimiche molto pericolose per l’ambiente, che si ripercuotono sulla catena alimentare: dagli organismi marini, plancton e pesci, finiscono infatti nell’uomo dove possono provocare malattie serie come i tumori. Il sistema ideato dagli americani si basa sull’azione di raggi ultravioletti creati artificialmente e del tutto identici a quelli prodotti quotidianamente dal sole. A una determinata lunghezza d’onda (2540 angstrom, equivalenti a circa 254 nanometri), infatti, simili raggi sviluppano la loro azione disinquinante. I ricercatori hanno già verificato la loro efficacia in piccoli fiumi. Attualmente si sta cercando il modo per impiegarli su larga scala. Il sistema potrebbe tornare molto utile anche per la “sterilizzazione” delle falde acquifere e dei pozzi, spesso contaminati da colibatteri. L’efficacia dei raggi UV è immediata, non ci sono rischi di sovradosaggio, o di dispersione di materiale chimico. L’azione germicida istantanea e in grado di uccidere tutti i microrganismi (virus, batteri, alghe, spore, muffe). Oggi si utilizzano disinfettanti chimici per la pulizia dell’acqua, che possono però dar luogo allo sviluppo di forme microbiche resistenti, eventualità dovuta all’adattamento dei germi verso i disinfettanti stessi. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista “Environmental Science & Technology”.

Batteri per far funzionare razzi e missili

Un’idea originale per far risparmiare soldi alle basi militari. Il riferimento è all’impiego di batteri per consentire il volo di missili e razzi. A ciò sono giunti studiosi dell’Università del Michigan. Tradizionalmente per sopperire a simili necessità si utilizza il butantriolo, sostanza appartenente alla categoria dei glicoli. Ma è un propellente molto costoso, perché difficilmente sintetizzabile. In particolare a costare parecchio sono i principi attivi alla base delle reazioni chimiche necessarie a ottenere il combustibile. Ma ora gli scienziati hanno scoperto dei principi attivi praticamente a costo zero: sono i batteri Escherichia coli e Pseudomonas. Presenti in vegetali come le barbabietole e i cereali si sta pensando di produrli in larga scala. “Stiamo insegnando ai batteri - afferma John Frost che guida la ricerca - a diventare catalizzatori chimici. Al momento il processo è un po’ lungo perché utilizziamo due tipi di batteri, ma l’obiettivo è quello di perfezionarlo sempre di più per avere gli stessi risultati in un unica tappa”. L’utilizzo di batteri in campo tecnologico non è un fatto nuovo. Altri vengono impiegati per disinquinare le acque, produrre plastica, smaltire microrganismi i rifiuti, e addirittura per far funzionare i cellulari. Recentemente il centro tedesco di ricerche biotecnologiche di Braunschweig ha individuato il primo batterio dotato naturalmente della capacità di ripulire i terreni contaminati da sostanze tossiche. Il batterio “spazzino” è un Rodococco, del tipo Ms11. Riesce a farsi strada nei terreni contaminati e degradare il cloruro di benzene, sostanza largamente usata nella produzione di pesticidi. La bio-produzione del butantriolo è infine un aspetto della ricerca molto importante che potrebbe avere importanti ripercussioni anche in campo medico. Il fine, in questo caso, è creare nuovi medicinali per combattere il colesterolo e prevenire gli attacchi di cuore.

I VIRUS DELL'ESTATE

Infezioni virali e batteriche in piena estate. Sembra strano, eppure molte malattie infettive colpiscono proprio durante la bella stagione. Studiosi americani hanno verificato che le patologie provocate dai batteri cosiddetti Gram-negativi aumentano del 17% ogni 10 gradi centigradi di temperatura in più. Presso il Baltimora hospital, invece, è stato appurato che certe infezioni hanno un’incidenza estiva superiore del 47% a quella invernale. Complice il fatto che gli antibiotici sono sempre meno efficaci. «I batteri Gram-negativi sono spesso alla base di disturbi dell’apparato urinario, gastrointestinale e respiratorio - dice Jessina McGregor dell’Università dell’Oregon -. Tutti conosciamo le tipiche malattie invernali provocate da questi microrganismi, come il raffreddore e l’influenza, ma pochi sanno che alcune di esse sono più frequenti in estate». Lo studio ha valutato l’azione estiva dei seguenti microrganismi: Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter cloacae, Acinetobacter baumannii. Tra questi, due sembrano essere particolarmente legati alle infezioni estive: P. aeruginosa e A. baumannii. Il primo è responsabile di svariate malattie fra cui otiti, infezioni degli apparati urogenitale e respiratorio. Può causare setticemia (decima causa di morte negli Usa), infezioni cutanee come la follicolite, uretriti, cistiti, broncopolmoniti. L’A. baumannii si trova perfettamente a suo agio con temperature comprese fra 20 e 30°C. Molte le patologie ad esso associate: sepsi, cistiti, meningiti secondarie, infezioni del sangue. Ma dove è più facile ammalarsi d’estate? Per esempio in piscina, dove alcuni batteri trovano l’habitat ideale - caldo e umido - per prosperare. Oppure passando troppo in fretta da un ambiente fresco a uno più caldo: «In questi casi è molto facile buscarsi un malanno, perché si ha una riduzione della clearance mucociliare nelle vie aeree con conseguente ristagno di muco» spiega Fabrizio Pregliasco, virologo dell’Università di Milano. «Il cambiamento repentino di temperatura provoca un blocco dell’attività dell’albero bronchiale, aprendo la strada alle tipiche malattie parainfluenzali rappresentate da sintomi più o meno specifici come febbricola e naso chiuso». Le infezioni del tratto urogenitale sono facilitate anche dai rapporti sessuali occasionali, più frequenti e disinvolti in estate. Soprattutto fra i giovani, in questo periodo, triplica il rischio di infezione urogenitale. Le patologie gastrointestinali sono invece tipicamente legate alle grigliate estive. «In estate l’alimentazione cambia ed è più facile andare incontro a malattie a trasmissione feco-orale» continua Pregliasco. «Basta un inserviente che non si è lavato bene le mani. I vettori patogeni insidiano le pietanze a nostra insaputa provocando dissenteria, dolori allo stomaco, in casi estremi la salmonellosi». Principali responsabili delle infezioni virali sono i Coronavirus alla base di molte malattie parainfluenzali e gli Adenovirus, responsabili di congiuntiviti e gastroenteriti. In particolare i cosiddetti Norwalk virus possono provocare gastroenterite acuta, con sintomi quali diarrea, nausea, vomito, febbre e cefalea. «Ogni estate abbiamo a che fare con 260 virus» chiude Pregliasco. «È ovvio che ci siano dei rischi per la nostra salute. Ma bastano pochi accorgimenti e un regime di vita sano per tenere lontano il rischio di gravi malattie».

(Pubblicato su Libero l'11 giugno 09)

A caccia di antibiotici nelle profondità del New Messico

Pare un’idea bizzarra eppure è proprio da iniziative come questa che domani potremmo curare meglio i nostri malanni. Il riferimento è a una studiosa dell’università del New Mexico che ha deciso di andare a lavorare a 350 metri sotto terra, in una grotta, dove si hanno le condizioni ideali per allevare batteri, microbi e altri organismi analoghi. Lo scopo: ricavare importanti informazioni su nuovi medicinali e innovativi antibiotici, capaci di combattere anche il germe più resistente. Questi microrganismi non sono facili da “coltivare” nei tradizionali laboratori scientifici, perché non sussistono le condizioni ottimali per la loro crescita: una giusta esposizione a calore, umidità e substrati particolarmente ricchi di determinati nutrimenti. Dunque, Diana Northup (nella foto), ha scelto di andare di persona in un luogo dove molti microbi possono svilupparsi senza problemi, appunto in una caverna. La scienziata è all’opera in una buia e umida grotta del New Mexico, dove ha trasportato varie colonie di bacilli, incapaci di crescere negli sterili ambienti di un edificio universitario. In particolare la dottoressa sta conducendo i suoi test con i Bacillus bacteria, microbi in grado di ossidare ferro e manganese; con l’Alcaligenes, batterio che ossida i metalli e potrebbe essere impiegato nello smaltimento dei rifiuti; e l’Actinomycetes, microrganismo potenzialmente capace di produrre fino a 4mila antibiotici; da questo ultimo, peraltro, sono già stati isolati il 60-70% degli antibiotici attualmente in commercio. Secondo la studiosa questo studio aiuterà anche a formulare nuove ipotesi sulla vita marziana.

Nel Pacifico individuati i batteri che annullano pericolosi inquinanti

Batteri trovati fra i sedimenti marini dell’oceano Pacifico sono in grado di annullare l’azione di pericolosi inquinanti come zinco, nickel e magnesio. Questi prodotti di scarto delle industrie finiscono spesso nei suoli e nei mari danneggiando gravemente l’ecosistema. La ricerca condotta da Gejiao Wang della Huazhong Agricultural University di Wuhan (Cina) e pubblicata su Microbiology mira quindi ad approntare al più presto un sistema per ripulire le aree ambientali più degradate. I batteri selezionati appartengono alla famiglia dei Brachybacterium e sono in grado di legarsi ‘chimicamente’ ai vari elementi inquinanti rendendoli inattivi. Prossima tappa sarà quella di dar vita a un bioreattore basato proprio sulla forza depurativa dei microrganismi isolati.

(Pubblicato su Libero il 7 giugno 09)

Tumori e infezioni: li terremo a bada con i virus

È migliaia di volte più piccolo di un capello. Ha una parte rappresentata da una capsula in oro massiccio; e un’altra, la “cabina di pilotaggio”, da un batteriofago, un virus. La sua funzione? Veicolare i farmaci in aree prestabilite dell’organismo, e “fotografare” aspetti della fisiopatologia umana come nessun altro strumento medico riuscirebbe a fare. Il riferimento è al cosiddetto Bio-nanoshuttle, un microscopico apparecchio inventato da ricercatori texani per fornire ai medici una arma in più per la cura di neoplasie e la diagnosi di parecchi altri mali. Pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), il lavoro di Renata Pasqualini e Wadih Arap, aspetta di essere testato per la prima volta sull’uomo, dopo una serie di test positivi compiuti in laboratorio. Secondo gli studiosi il batteriofago, ingegnerizzato grazie a tecniche biotecnologiche, è in grado di svolgere la sua azione in aree precise del corpo perché “contiene un codice di avviamento del tessuto di interesse”. Peraltro il rivestimento in oro esclude la possibilità di reazioni negative con l’organismo. A ciò gli scienziati sono giunti dopo aver evidenziato che il sistema circolatorio dell’uomo contiene specifici “indirizzi” molecolari che contraddistinguono la localizzazione di un organo o di un tessuto, e che i singoli vasi acquisiscono un indirizzo anomalo nei punti critici del corpo. I virus, comunque, non serviranno solo per combattere i tumori ma anche le infezioni, malattie come setticemia, polmonite, endocardite. Secondo gli studiosi i virus batteriofagi, messi a contatto con un batterio specifico da debellare, sono in grado di iniettare il loro Dna per riprodursi. Sfruttando i ribosomi dell’ospite, le cosiddette fabbriche delle proteine, danno vita alla progenie virale. Passo successivo: l’invasione. Usando il battere come una fabbrica, in una trentina di minuti i fagi producono centinaia di cloni identici. Infine, con centinaia di virus batteriofagi, il batterio si gonfia fino a esplodere, debellando l’infezione. Secondo Alexander Sulakvelidze dell’università del Maryland i virus fagi potranno addirittura sostituire gli attuali antibiotici. Tenendo anche conto del fatto che ogni anno in Usa le infezioni batteriche che presentano resistenza agli antibiotici aumentano i costi sanitari di quattro miliardi di dollari.

Ibernazione: tornano in vita batteri vissuti 32mila anni fa

Un team di scienziati americani della Nasa ha ‘resuscitato’ dei batteri risalenti a 32mila anni fa, conservati in una lastra di ghiaccio in Alaska. I microrganismi hanno ripreso a nuotare nell’acqua ricavata dallo scioglimento dello strato di ghiaccio che li rivestiva, ed è stato possibile osservarli tramite i microscopi. I batteri, appartenenti a una specie sconosciuta battezzata Carnobacterium pleistocenium, risalgono al Pleistocene, al periodo in cui l’emisfero boreale era totalmente coperto dai ghiacci (la glaciazione wurmiana si sarebbe infatti chiusa circa 20mila anni più tardi), i mammut giravano indisturbati a caccia di cibo, e l’Homo di Cro Magnon aveva definitivamente soppiantato l’Homo di Neanderthal. L’astro-biologo Richard Hoover ha individuato la colonia batterica tra i resti fossili di un pachiderma del Pleistocene. Qualcosa del genere è accaduto anche con un vegetale. Il riferimento è a un seme di lupino artico germogliato dopo 10mila anni di ibernazione. Il fatto risale al 1955, quando un ingegnere minerario scoperchiò accidentalmente nel terreno dello Yukon, ad una profondità di sei metri, un sistema di tane costruite da roditori, contenenti al loro interno resti vegetali risalenti all’inizio dell’Olocene. In attesa di ibernare anche l'uomo...