In questo articolo Indice dei contenuti 3 sezioni
La morte biologica di un batterio potrebbe non coincidere con la fine di tutte le sue attività molecolari. È quanto emerge da uno studio pubblicato sulla rivista scientifica Angewandte Chemie e condotto dai ricercatori della Aarhus University, in Danimarca. Gli scienziati hanno osservato un fenomeno sorprendente: alcuni batteri, anche dopo essere morti, continuano a contribuire alla produzione di nuove molecole di DNA.
Una scoperta che ha portato a parlare di veri e propri batteri zombie, un’espressione che descrive la capacità di alcune componenti cellulari di rimanere attive anche quando la cellula non è più biologicamente vitale. Non si tratta, naturalmente, di organismi che tornano in vita, ma di un processo molecolare nel quale gli enzimi continuano a svolgere determinate funzioni dopo la morte della cellula che li ospitava.
Il fenomeno è stato individuato all’interno dei biofilm, strutture complesse formate da comunità di microrganismi che vivono aggregati e protetti da una matrice adesiva. Si tratta di ambienti particolarmente interessanti per la ricerca scientifica, perché al loro interno batteri, virus e altre componenti biologiche interagiscono continuamente, dando vita a processi che possono proseguire anche dopo la morte di singole cellule.
Come fanno i batteri a produrre DNA dopo la morte
Per comprendere il meccanismo bisogna partire da ciò che accade all’interno dei biofilm. In questi ambienti i batteri non vivono necessariamente in modo isolato, ma formano comunità organizzate nelle quali si sviluppano numerose interazioni biologiche. Tra i protagonisti di queste dinamiche ci sono anche i batteriofagi, virus specializzati nell’infettare i batteri.
Alcuni di questi virus possono rimanere dormienti all’interno delle cellule batteriche per un determinato periodo. Quando si riattivano, avviano un processo che porta alla distruzione della cellula ospite. Il batterio muore perché la sua membrana viene compromessa e il contenuto cellulare viene rilasciato nell’ambiente circostante.
Normalmente, ci si aspetterebbe che con la morte della cellula terminino anche tutte le sue attività biologiche. Gli esperimenti condotti dai ricercatori danesi hanno invece mostrato che alcune componenti molecolari continuano a funzionare. In particolare, gli enzimi responsabili di determinate operazioni di sintesi del DNA possono mantenere la propria attività anche dopo essere stati liberati dalla cellula.
È proprio questo il passaggio che rende possibile il fenomeno dei batteri zombie: la cellula non è più viva, ma una parte dei suoi macchinari molecolari continua a lavorare.
Gli enzimi continuano a sintetizzare nuove catene di DNA
Il meccanismo individuato dai ricercatori si basa sulla capacità degli enzimi di utilizzare le risorse disponibili nel biofilm per costruire nuove molecole di DNA. Quando un batterio viene distrutto, infatti, rilascia nell’ambiente circostante diverse componenti cellulari, comprese proteine ed enzimi che possono conservare temporaneamente la propria funzionalità.
Questi elementi non smettono necessariamente di operare nel momento in cui la cellula muore. Gli enzimi possono continuare a raccogliere e utilizzare i componenti molecolari disponibili, trasformandoli nei mattoni necessari per la sintesi di nuove catene di DNA.
Il risultato è piuttosto particolare: una cellula biologicamente morta continua a contribuire alla produzione di materiale genetico. Non è il batterio a riprendere vita, ma il suo apparato molecolare a proseguire alcune attività anche al di fuori della struttura cellulare originaria.
Questo comportamento dimostra quanto possano essere complesse le interazioni che avvengono all’interno dei biofilm. Le attività biologiche di una comunità batterica, infatti, non dipendono esclusivamente dalle cellule ancora vive, ma possono essere influenzate anche dai materiali e dagli enzimi rilasciati dagli organismi ormai inattivi.
Le particolari strutture osservate al microscopio
Per verificare che il DNA osservato fosse effettivamente prodotto attraverso un nuovo processo di sintesi, e non fosse semplicemente materiale genetico rilasciato dai batteri distrutti, gli scienziati hanno progettato un esperimento specifico.
I ricercatori hanno introdotto un frammento di DNA artificiale utilizzato come stampo, così da poter seguire il comportamento degli enzimi presenti nell’ambiente. In questo modo è stato possibile verificare se le componenti molecolari rilasciate dalle cellule morte fossero ancora in grado di copiare una sequenza genetica e produrre nuovo materiale.
I risultati hanno confermato che gli enzimi continuavano a svolgere la propria attività, copiando ripetutamente il frammento introdotto dagli scienziati.
Durante gli esperimenti sono state inoltre osservate strutture particolari, riconoscibili al microscopio per la loro conformazione. Alcune ricordavano piccoli fiori, mentre altre apparivano come lunghi filamenti. Si tratta di configurazioni insolite che hanno permesso di visualizzare concretamente il risultato dell’attività molecolare.
Queste osservazioni sono particolarmente importanti perché consentono di distinguere la semplice presenza di materiale genetico residuo dalla produzione di nuove molecole. La differenza è sostanziale: nel primo caso si avrebbe soltanto la degradazione e dispersione del contenuto di cellule morte, mentre nel secondo si verifica un’attività di sintesi che continua anche dopo la fine della vita biologica del batterio.
Fonte: TecnoAndroid