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Cooperazione e sfruttamento nei batteri

Un progetto finanziato dall'UE ha studiato quello che sembra un vero rompicapo dell'evoluzione. Per quale ragione si verifica la cooperazione tra microbi, visto che risulta estremamente costosa per l'individuo?
Cooperazione e sfruttamento nei batteri
L'evoluzione fornisce molti esempi di cooperazione, in cui il comportamento implica dei costi per la sua realizzazione ma parallelamente vantaggi in altre aree. Un esempio classico è quello degli insetti sociali lavoratori, che non si riproducono direttamente ma convogliano tutte le loro energie nell'allevamento di una giovane regina.

Il progetto PA_EXP_EVOL, finanziato dall'UE, ha rivolto la sua attenzione a uno dei molti esempi di cooperazione presenti nel mondo dei microbi, in particolare al batterio Pseudomonas aeruginosa. Questo microbo opportunista può provocare infezioni nei tessuti danneggiati o quando il sistema immunitario è compromesso.

Gli scienziati hanno studiato la produzione di siderofori, che riescono a raccogliere il ferro in ambienti che ne contengono piccole quantità. La produzione di siderofori è un "atto" cooperativo, perché il ferro può essere utilizzato da tutti i microbi dell'area di crescita locale.

I comportamenti di sfruttamento sono più frequenti nelle condizioni di laboratorio che negli habitat naturali. Gli sfruttatori sono mutanti che non producono più siderofori ma che continuano a trarre vantaggio dalla loro produzione.

Il team ha scoperto che la selezione naturale favorisce la cooperazione e contrasta gli sfruttatori, una situazione che si verifica quando la produzione di siderofori si riduce, dopo che ne sono creati a sufficienza, e questa strategia di "risparmio" riduce la capacità di invasione da parte degli sfruttatori.

Uno dei risultati che potrebbe trovare utilizzo diretto dal punto di vista terapeutico è stato il che il knock-out della capacità di produzione dei siderofori ha influito pesantemente sulla virulenza. Utilizzando la Galleria Melonella, il knock-out dei percorsi di assunzione del ferro del batterio ha determinato un aumento del tasso di sopravvivenza della tarma, riducendo la crescita microbica.

Un aspetto interessante dell'esame condotto sulle varie generazioni di sfruttatori e cooperatori, è che entrambi i tipi si sono adattati alla presenza reciproca. Gli sfruttatori migliorano la loro capacità eseguendo il knock-out dei percorsi metabolici non necessari e i cooperatori diventano meno vulnerabili all'azione dei primi, non solo riducendo l'investimento nella cooperazione, ma anche la loro compresenza, e quindi anche il livello di sfruttamento.

Lo studio dimostra la complessità della vita sociale dei microbi, evidenziando vari punti di grande interesse riguardanti l'evoluzione e l'adattamento alle avversità. In quanto piattaforma di conoscenze, le informazioni sui percorsi metabolici potranno essere applicate al controllo delle infezioni.

Informazioni correlate

Keywords

Batteri, Pseudomonas aeruginosa, cooperazione, infezione, sideroforo, ferro
Numero di registrazione: 150767 / Ultimo aggiornamento: 2014-11-20
Dominio: Biologia, Medicina