Alla Biblioteca di Locarno – trascrizione della lettura parziale da Mècanique du vivant di Jean Pierre Henry.
Nel mondo dei microbi, i batteri (le cellule dei batteri) fanno la parte del leone, e sono molto vive. In maniera generale, sono dotate di movimento, si riproducono senza parassitare una cellula e, per compiere le loro azioni, esse ricavano dall’ambiente (mezzo) esterno ciò di cui hanno bisogno. Ma allora, quale è la differenza tra una cellula batterio e una delle cellule del nostro organismo?
Prima di tutto la taglia. La cellula del batterio Escherichia Coli che fa parte della popolazione del nostro intestino, e che è la cavia dei genetisti, è una asticella di 10 a 100 volte più grande di un virus, ma 10 volte più piccola di una delle cellule dell’organismo. In una cellula  dell’organismo possono rientrare [prendere posto, starci] 1.000 cellule batterio. La cellula batterio che deve sopravvivere sola in un mezzo [ambiente] molto vario si circonda di membrane [via via] più complesse e più resistenti. Infine il suo ADN, il suo materiale genetico, è circa 1.000 volte più corto che quello delle cellule organismo e non è separato dal resto della cellula in un nucleo. Si esprime nella stessa maniera del nostro codice genetico [di quello delle nostre cellule dell’organismo] prima trascrive in ADN messaggio, poi traduce in proteine. (L’informazione come vedremo è della massima importanza e molto difficile tra cellule di provenienze differenti.). Per quanto mi riguarda la vera energia è l’informazione.
“Ciò che è vero per Escherichia Coli è vero per l’elefante”, secondo l’aforisma di Jacques Monod. La somiglianza nei meccanismi dell’E. coli, unita alla facilità della coltura, in mezzo liquido, ed in condizioni ottimali (E. coli si divide ogni 20 minuti) spiega l’interesse che gli porta la ricerca.
All’epoca di Jacques Monod, l’inventario delle proteine batteriche conduceva all’ipotesi implicita che le cellule dei batteri fossero dei semplici sacchi enzimatici, senza organizzazione interna che caratterizza le cellule dell’organismo. Lo sviluppo dei metodi di immagine ha permesso di entrare nel dettaglio della loro organizzazione e di rivelare un po’ più di complessità. Ecco un esempio. Vivendo in un mezzo [ambiente] molto vario, le cellule dei batteri si spostano al fine di assicurare la loro sopravvivenza. Nel mezzo liquido, E. coli nuota per mezzo di filugelli , ma invece delle cellule mobili, come gli spermatozoi, che si muovono utilizzando il loro filugello come un remo con dei movimenti di flessione, le cellule batteriche li utilizzano come delle eliche in grado di girare a delle velocità che arrivano a 1.000 giri per secondo, vale a dire 10 volte più veloci che il motore della nostra automobile. L’ATP fornisce l’energia necessaria alla rotazione del filugello delle prime [cellule dell’organismo], mentre che le seconde [cellule batteriche] azionano le loro per mezzo di un movimento di un flusso di protoni. Di più, i movimenti batterici non sono aleatori: le cellule batteriche sentono i nutrimenti e orientano i loro movimenti verso la sorgente del nutrimento (chimiotatticismo).
La diversità degli habitat che vengono colonizzati dalle cellule batteriche impone loro di secernere, attraverso la loro membrana delle proteine, o delle tossine che sono le armi di caccia o di difesa, sia degli enzimi che vanno a digerire certi componenti del mezzo per poterne estrarre dei nutrimenti, dei mattoncini che permettono loro di costruire dei rifugi, formando dei film batterici. Far passare una proteina attraverso l’armatura che le protegge non è semplice e si conoscono una quindicina di sistemi differenti. Certi sono molto sofisticati, simili a delle siringhe, con un pistone ed un ago per iniettare la tossina nella vittima. Il mondo delle cellule batteriche è senza pietà e quando due specie sono in competizione per occupare un ambiente favorevole, queste armi sono utilizzate in maniera fratricida. Dei video permettono di seguire questi combattimenti degni di Guerre stellari. Il cannone contenente la tossina si assembla sul punto di contatto con il nemico, poi, dopo l’uso, sparisce per riapparire in un altro punto caldo. In altri casi, questi sistemi secernono un frammento di ADN e, con questo mezzo, le cellule batteriche scambiano dei geni. Ciò che la sessualità permette a noi, le cellule batteriche lo compiono con dei mezzi differenti, molto efficaci. Il genoma di un batterio è in uno stato dinamico, può acquisire in un solo momento un insieme di geni (si parla di un plasmide) che fa apparire delle nuove proprietà [capacità]. E’ così che si spiega la resistenza agli antibiotici. In una popolazione di cellule batteriche che subiscono l’assalto di un antibiotico, una mutazione può assicurare la sopravvivenza di un individuo. Costui si dividerà allegramente, ma può anche dare il tubo a dei colleghi scambiando con i suoi vicini il gene della resistenza recentemente acquisito. Nella stessa maniera, in una specie di cellule batteriche, la patogenicità (potere patogeno) può essere portata da un frammento di ADN e, nella stessa specie, si troveranno dei ceppi patogeni e altri inoffensivi. Curiosamente, l’insieme dei ceppi responsabili del fronte aggressivo si raggruppa sovente in “isolotti di patogenicità”, facilitando il trasferimento verso una popolazione inoffensiva. Sono verosimilmente fenomeni di questo tipo che spiegano i problemi causati dal ceppo O157:H7 del batterio Escherichia coli, generalmente inoffensivo. Questo ceppo, smascherato in seguito a delle coliti emorragiche sopravvenute dopo il consumo di hamburgers (malattia degli hamburger), ha inserito nel suo ADN un certo numero di fattori patogeni tra cui il responsabile della sintesi di una tossina proveniente da un altro batterio, Shiga.
Le cellule batteriche dispongono di diversi trucchi nel loro sacco. Sono certamente tra le prime forme di vita apparse sul nostro pianeta, circa 3 miliardi di anni fa, ed hanno avuto il tempo di sperimentare numerose soluzioni che permisero loro di adattarsi a tutti gli ambienti possibili. Inizialmente, esse incontrano un mondo caldo e senza ossigeno. Come respirare, come produrre dell’energia in queste condizioni? A queste risposte un chimico troverebbe delle numerose risposte e citerebbe delle reazioni di ossidoriduzione tra composti minerali derivati dallo zolfo e dal ferro. Certe cellule batteriche, che vivono in ambienti molto particolari utilizzano tuttora questi metodi. Ma le cellule batteriche cyanophycéès (cianobatteri o alghe blu, di cui un rappresentante comune è Nostoc , la spuma di primavera, che si trova nei giardini) fecero la scoperta più elegante, l’ossidazione della molecola d’acqua utilizzando l’energia luminosa, l’energia offerta dal sole. La reazione ha un prodotto importante la molecola di ossigeno: queste cellule batteriche hanno scoperto la fotosintesi ed hanno permesso lo sviluppo di una atmosfera contenente 20% di ossigeno. Questo cambiamento di ambiente [condizioni ambientali], che si è prodotto 2 miliardi di anni fa, ha permesso la rivoluzione da cui sono uscite le cellule del nostro organismo. Questa soluzione spettacolare è stata ritenuta da certe cellule che hanno adottato delle cellule batteriche di questo tipo: l’apparecchio fotosintetico delle cellule vegetali, il cloroplasto, è derivato dai cyanobatteri. Nella stessa maniera i mitocondri delle nostre cellule, che sono gli organelli specializzati nella respirazione e la produzione di energia, sono delle cellule batteriche che vivono nelle nostre cellule ed in armonia con le stesse. Noi dividiamo questo mondo con le cellule batteriche e questa comunanza è molto benefica. (Attenzione ad introdurre cellule vive provenienti da mondi differenti!)
Per dare una visione al mondo delle cellule batteriche, bisogna descrivere la diversità dei mezzi che colonizzano. Né il calore, né la pressione del fondo degli oceani, né i contaminanti più tossici, né la radioattività le fano indietreggiare. I geyser o le sorgenti molto calde sul fondo degli oceani sono colonizzate e, tra queste, Geogemma barossi sopravvive dopo una incubazione di due ore a 130°C., condizioni più energiche di quelle per la sterilizzazione ospedaliera. Deinococcus radiodurans, trovato nell’acqua dei reattori nucleari, resiste a delle dose di radiazione ionizzanti capaci di uccidere 5.000 uomini. Se noi distruggeremo il pianeta, è verosimile che le cellule batteriche sapranno adattarsi a qualsiasi ambiente che noi avremo lasciato: la fine del mondo (vivente) non è per domani.
Se le cellule batteriche sono dei tipi duri, possono anche adottare delle strategie più complesse e resistere inventando una via sociale. La formazione di film batterici è un primo esempio. Questo termine non corrisponde ad una produzione cinematografica di fiction, ma si riferisce alla capacità di certi microbi di organizzare sulla superficie delle colonie dei solidi, circondate da una protezione, all’interno della quale essi prosperano e si dividono. La vita è organizzata ed i fondatori eliminano i furbi [o i diversi] che non partecipano alla vita collettiva attraverso colpi di antibiotico e di tossine. E’ attraverso questi film che resistono dei batteri responsabili delle malattie nosocomiali, presenti negli ospedali.
Una seconda strategia è quella del quorum sensing , un termine anglosassone significante “controllo del quorum”. Tutti noi conosciamo questa pratica democratica che consiste nel contare i partecipanti ad una assemblea per sapere se è valida e può deliberare. Certe cellule batteriche sanno valutare il numero di individui presenti [e con le credenziali comuni] prima di iniziare una azione costosa per gli individui ma redditiva per una popolazione. Sono le cellule batteriche luminose che hanno permesso questa scoperta. Sono capaci di emettere una luce visibile, ma che interesse trovano in questa attività dispendiosa in energia? Certi animali marini, pesci o calamari per esempio, utilizzano una emissione luminosa per pescare (lampara), essere visti dai loro partner sessuali o per differenti strategie di camuffamento, ed essi accolgono le cellule batteriche degli organi ben organizzati e ricchi in nutrimento dove queste [le cellule batteriche] si moltiplicano. Ciascuna secerne continuamente un segnale di accensione della bioluminescenza che viene letto dai suoi vicini. Nell’acqua del mare, questo segnala si diluisce e questa debole concentrazione non viene percepita per i vicini, allora che, nello spazio delimitato dell’organo luminoso, il segnale si accumula, conducendo all’accensione della popolazione al di là si una concentrazione critica.

La lettura continua in un prossimo incontro.