Un team olandese-tedesco ha dimostrato che la dimensione della popolazione batterica influenza qualitativamente il percorso evolutivo che porta alla selezione di tratti come la resistenza agli antibiotici.
Le conclusioni dello studio, pubblicato sulla rivista Nature Ecology & Evolution, possono essere riassunte come maggiori le dimensioni, più forte la resistenza a causa del tipo di mutazioni acquisite.
Nello studio i ricercatori hanno monitorato l'evoluzione spontanea di 96 popolazioni del batterio Escherichia coli, ciascuna suddivisa in gruppi costituiti da 2 milioni o 200 milioni di batteri, esposte a dosi incrementali dell'antibiotico cefotaxime.
Nota. Sottodosaggio o trattamento intermittente sono la strada maestra per selezionare batteri (o virus) resistenti. Questo spiega perché il cattivo (alias, diverso da quanto prescritto) utilizzo degli antibiotici tipico degli ultimi 50 anni, ha favorito la comparsa dei superbatteri, un problema oggi globale.
L'analisi condotta dopo 500 generazioni (ricordo che il tempo di divisione in E. coli è circa 20') ha mostrato che non solo le popolazioni più grandi sviluppavano una maggiore resistenza all'antibiotico di quelle piccole, ma che il genoma dei due gruppi mostrava differenze qualitative nel tipo di mutazioni acquisite per ottenere la resistenza al farmaco: nelle popolazioni grandi erano le mutazioni puntiformi le più frequenti, mentre nelle piccole abbondavano duplicazioni e delezioni.
I dati raccolti sono stati dati "in pasto" a computer e analizzati mediante IA e deep learning per ricavare il significato funzionale delle mutazioni: le mutazioni puntiformi erano più rare ma avevano un maggior impatto funzionale sulla neonata resistenza, di quello conferito da delezioni e duplicazioni. Poiché il numero di mutazioni che compaiono ad ogni generazione è proporzionale al numero di batteri, le popolazioni più piccole "prediligono" le alterazioni più frequenti anche se meno efficaci; i gruppi in cui il numero di batteri di partenza era maggiore avevano invece "una massa critica" sufficiente per aspettare e poi selezionare le mutazioni "migliori" cioè quelle puntiformi.
I ceppi batterici ad alta resistenza evolvono in più fasi, in ciascuna delle quali una mutazione compare in modo casuale e si fissa nella popolazione a seconda del vantaggio selettivo conferito
La resistenza agli antibiotici è oggi un problema di salute globale, ma fornisce allo stesso tempo un esempio da manuale dell'evoluzione darwiniana.
Sul tema vi rimando ad un precedente articolo: L'evoluzione in diretta. I batteri diventano resistenti agli antibiotici ... in meno di 2' (di video!)
Fonte
- Population size mediates the contribution of high-rate and large-benefit mutations to parallel evolution
Martijn F. Schenk et al, Nature Ecology & Evolution (2022)
Nessun commento:
Posta un commento