Suicidio ecologico: i batteri che si “avvelenano” fino ad estinguersi

Contaminare l’ambiente per il proprio vantaggio personale, ignorando le esigenze della collettività e il benessere delle generazioni future: noi esseri umani ne sappiamo qualcosa, vero? Ma se credete che siamo l’unica specie così scellerata, potreste rimanere sorpresi. Studiando il comportamento di numerose specie di batteri del suolo, i ricercatori hanno scoperto che anche loro vogliono tutto e subito, a scapito del “bene comune”. E le conseguenze sono terribili.

Gli esseri viventi modificano l’ambiente

Il benessere di una popolazione batterica dipende da una serie di parametri ambientali, come pH, temperatura, ossigenazione. Ma allo stesso tempo, i batteri modificano l’ambiente, ad esempio attraverso i prodotti del loro metabolismo. Stiamo imparando a nostre spese quanto questo sia pericoloso: il depauperamento delle risorse naturali e l’inquinamento hanno cambiato radicalmente l’aspetto del mondo in cui viviamo, fino a renderlo paradossalmente molto meno vivibile. Per i batteri del suolo del genere Paenibacillus succede qualcosa di simile, ma su scala più piccola.

 

Fig.1 Paenibacillus

Quando i batteri si nutrono, trasformano cibi “complessi”, come glucosio, amido o glicerolo, in composti più semplici. Tra i sottoprodotti del metabolismo, vengono secreti anche acidi organici, che diminuiscono il pH dell’habitat circostante. I ricercatori hanno ricreato la situazione in laboratorio, crescendo i batteri in un “brodo” completo di glucosio e nutrienti. Hanno subito iniziato a misurare una graduale acidificazione del mezzo di coltura, fino a che il pH non è sceso a valori pericolosamente bassi.

Il punto di non ritorno

Come la maggior parte degli esseri viventi, anche parecchi batteri possono sopportare solo un range ristretto di valori di pH, che rimangano comunque vicini alla neutralità. Il buonsenso vorrebbe che i batteri si fermassero prima del punto di non ritorno, entrando in una fase di quiescenza o riducendo il proprio fabbisogno energetico. Ma la verità è che quelli esaminati dagli scienziati continuano a mangiare e contemporaneamente ad “avvelenarsi”, il pH scende sempre di più e dopo 24 ore non rimane neanche una cellula vitale: tutte morte, accecate dal loro “egoismo”. Viene chiamato “suicidio ecologico”: la popolazione si estingue a seguito di modificazioni del proprio habitat di cui essa stessa è la causa!

Un fenomeno diffuso

Quanto osservato in laboratorio avviene (o potrebbe avvenire) anche nel mondo reale? Le densità raggiunte dai batteri in questi esperimenti sono nel range di quelle normalmente riscontrate nei suoli, che hanno anche una capacità tampone ridotta rispetto al mezzo di coltura (e dunque il cambiamento di pH potrebbe avvenire ancora più rapidamente).

Il fenomeno sembrerebbe anche piuttosto diffuso: i ricercatori hanno analizzato un campione di 119 specie di batteri del suolo e circa il 25% in laboratorio si comportano esattamente come i Paenibacillus: se lasciati liberi di scegliere, finiscono per estinguersi in poco tempo. In natura, l’unico “freno” risiede forse nell’estrema complessità del suolo, che è popolato da numerose specie: mentre alcune acidificano il terreno, altre lo rendono più basico, e così l’equilibrio viene mantenuto. Ma non esiste in questi batteri un meccanismo, un interruttore intrinseco che impedisca il suicidio di massa prima che sia troppo tardi.

Scampare al suicidio

Non tutti i batteri si comportano in questo modo. Alcune specie riescono a non cadere nella spirale di morte: ad esempio, i batteri del genere Burkholderia evitano l’estinzione usando una forma di comunicazione chiamata “quorum sensing”, con la quale regolano l’assunzione complessiva di nutrienti da parte della popolazione. Un meccanismo del genere è all’insegna della cooperazione e non lascia spazio alle decisioni più o meno egoiste del singolo. Altre specie addirittura non si pongono neanche il problema, poiché modificano il pH dell’habitat, ma in un modo che sostiene la loro crescita anziché danneggiarla.

 

Fig. 2 Colonie di Burkholderia pseudomallei

Anche per i batteri sensibili al suicidio ecologico c’è speranza, ma solo in circostanze che definiremmo paradossali. L’aggiunta di antibiotici, sali o etanolo al mezzo di coltura normalmente non fa per niente bene ai batteri. A dosi intermedie, però, queste sostanze dannose possono mantenere sotto controllo la crescita della popolazione senza uccidere tutti i batteri; continuano a crescere ma ad un ritmo più lento. Così, paradossalmente, consumano meno risorse, producono meno rifiuti e… non si estinguono! Un rimedio drastico e un po’ cinico forse, ma senza dubbio efficace!

Un paradosso dell’evoluzione?

Rimane ancora una domanda: perché il suicidio ecologico esiste? L’evoluzione in genere seleziona i comportamenti che beneficiano la popolazione, non quelli che ne causano l’estinzione. Ma che succede quando un comportamento danneggia la collettività ma beneficia il singolo individuo? Un metabolismo più lento del glucosio potrebbe fare la differenza per la popolazione. Ma fino a che esisterà anche un solo batterio dal metabolismo veloce (i “furbetti” ci sono sempre), questo sarà sempre evolutivamente avvantaggiato rispetto agli altri e prenderà il sopravvento. È l’eterno contrasto tra cooperazione e egoismo, gruppo e individuo: saranno necessari altri studi per chiarire l’origine evolutiva del suicidio ecologico e le sue conseguenze per l’ecologia e l’evoluzione dei batteri.

 

Erika Salvatori

Fonte:

  • Ratzke, C. et al. (2018). Ecological suicide in microbesNat Ecol Evol. 2(5): 867-872

Laureata in Biotecnolgie Industriali, mi occupo di ricerca in onco-immunologia e di divulgazione e comunicazione della scienza.

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