L'evoluzione in diretta. I batteri diventano resistenti agli antibiotici ... in meno di 2' (di video!)

Osservare l'evoluzione in diretta è più semplice di quanto crediate e per farlo è sufficiente utilizzare un ceppo di batteri monitorando la comparsa della resistenza ad un dato antibiotico. Nel test non si è usato alcun agente in grado di favorire la comparsa di mutazioni: solo il batterio e "l'ostacolo" alla sua crescita, l'antibiotico.

L'esperimento dovrebbe anche fungere da memento per un utilizzo consapevole degli antibiotici, il cui uso DEVE sempre essere basato su reali necessità e nelle dosi e per la durata previste. Non seguire queste direttive è il modo migliore per favorire la comparsa di ceppi resistenti rendendo così inefficace quello che è il vero "farmaco miracoloso" della medicina moderna che negli ultimi 80 anni ha salvato da morte certa milioni di persone. Una "disattenzione di utilizzo" che stiamo cominciando a pagare.

Nota. Ho parlato in passato delle problematiche connesse alle resistenza agli antibiotici sottolineandone le cause come il loro utilizzo indiscriminato e spesso inutile (come durante le infezioni virali) nell'essere umano, problema aggravato dall'impiego massiccio, ma ahimé necessario, negli allevamenti intensivi. L'effetto evidente di tale abuso lo si ha con la comparsa di ceppi resistenti ad ogni antibiotico oggi disponibile (osservato nel batterio che causa la tubercolosi). Per capire l'impatto nella vita quotidiana immaginate di dovervi sottoporre ad un banalissimo intervento dentistico e di non potere fruire di alcuna efficace profilassi antibatterica. 

Un esempio di test per resistenza agli antibiotici. La patina
visibile sulla piastra sono i batteri, mentre i tondini sono impregnati
con un antibiotico. L'area più chiara intorno ad essi indica assenza
di crescita batterica, quindi sensibilità a quel dato antibiotico. L'estensione
dell'area "libera" da batteri da invece una stima della concentrazione efficace.

Nel video che segue (realizzato nel laboratorio di Roy Kishony ad Harvard) vedrete una mega piastra di coltura per batteri su cui oltre al classico terreno di coltura è stato distribuito un dato antibiotico a concentrazione crescente ("a gradino" e non a gradiente continuo) dai lati verso il centro. Alle due estremità le concentrazioni sono sufficientemente basse da permettere una certa crescita del ceppo di partenza, mentre le parti immediatamente più interne hanno concentrazioni tali da non permettere alcuna crescita.

Una volta fatta la "semina" si osserverà (video accelerato, ricordatevi che in condizioni ottimali il batterio si divide ogni 20') la diffusione verso le aree di terreno "vergini" fino a che il fronte batterico incontra la zona a concentrazione di antibiotico "non permissiva". Dopo qualche "tentennamento" emergeranno ceppi mutanti con maggiore tolleranza per l'antibiotico. L'origine puntiforme dei mutanti (vale a dire da singole cellule) è evidente dal pattern di diffusione del fronte batterico che da continuo assume una forma a gemmazione.

Il processo di crescita, arresto e comparsa di nuovi mutanti si ripete fino a che tutta la piastra è colonizzata dai batteri, anche nelle aree in cui la concentrazione di antibiotico era tale da non permettere alcuna crescita nel ceppo originale.

Video

Clicca QUI (link youtube) se non vedi il video
(credit: Kishony Lab / Harvard University)

Va sottolineato che questa è una semplificazione di quanto avviene in natura in quanto qui si è presa in considerazione unicamente la trasmissione verticale della resistenza (dalle cellule madri alla progenie) che implica l'avvenuta esposizione ad un dato antibiotico e la sopravvivenza del mutante e della sua progenie. In condizioni naturali esiste anche (ed è ben più temibile) la trasmissione orizzontale in cui la resistenza viene trasferita sotto forma di pacchetti genetici a batteri di specie diverse; può quindi diffondersi nell'ambiente e diventare disponibile anche a ceppi batterici che non hanno mai incontrato quel dato antibiotico, divenendo quindi resistenti a priori (basta che <<0,1% della popolazione abbia quel carattere perché il resistente diventi dominante al verificarsi di date condizioni selettive).

Questo insegna che esporre i batteri a concentrazioni di antibiotico inferiori rispetto a quelle raccomandate nel foglietto illustrativo (o per un tempo insufficiente) è il modo migliore per favorire la comparsa di batteri resistenti. Lo stesso discorso si applica all'utilizzo di farmaci antivirali o a quelli antineoplastici, anche questi soggetti ai problemi di resistenza acquisita.

Credo quindi che il video sia una visione utile in quanto troppo spesso si pensa ai farmaci come a pilloline magiche le cui logiche del dosaggio sfuggono ai più ("sto meglio quindi interrompo il trattamento prima del previsto") mentre sono il frutto di studi complessi di farmacocinetica e di farmacodinamica.

Nota. Un esperimento simile ma ben più ambizioso è stato condotto sui topi in libertà. Diverse centinaia di topi sono stati alloggiati in appezzamenti di terreno in Nebraska, delimitati da staccionate invalicabili a loro e ai predatori. Le aree differivano tra loro per la tipologia di terreno (tra cui il colore). Prima dell'introduzione dei topi (prelevati dalle colline circostanti), i terreni sono stati bonificati dai serpenti, per cui l'unico predatore potenziale era il gufo. Con il passare del tempo (l'esperimento è durato circa 5 anni) si è visto un netto cambiamento nel colore del mantello, più chiaro nei terreni chiari, indice di avvenuta selezione a favore dei topi dotati di miglior mimetismo come difesa dai gufi. L'analisi genetica condotta a intervalli di tempo sui topi selezionati, ha identificato la variazione della frequenza di alcuni alleli del gene Agouti (tra i principali responsabili del colore del pelo). --> Articolo su The Atlantic