Purple defence: alla scoperta della capacità di Janthinobacterium lividum di proteggere le salamandre dal dorso rosso

Purple defence: alla scoperta della capacità di Janthinobacterium lividum di proteggere le salamandre dal dorso rosso

La produzione dei pigmenti nel mondo microbico

La produzione dei pigmenti nel mondo microbico esplica molteplici funzioni: può svolgere azioni protettive nei confronti delle radiazioni UV, può essere legata a processi di respirazione o reazioni di sintesi, fino ad avere un effetto antibiotico verso i competitori. In alcuni casi, questa capacità può risultare vitale non solo per i microrganismi stessi, ma anche per l’organismo che li ospita.

Associazioni mutualistiche

In natura infatti, esistono rapporti mutualistici tra diverse forme viventi che conferiscono numerosi vantaggi a tutti gli organismi che entrano a far parte di queste strette relazioni. Un affascinante esempio di batteri cutanei che operano a beneficio dell’ospite-parassita possiamo trovarlo nelle formiche tagliafoglie del genere Acromyrmex; questi insetti ospitano particolari specie batteriche (Pseudonocardia spp.) che si nutrono della loro cuticola e che in cambio producono metaboliti capaci di dissuadere un particolare fungo (gen. Escoviopsis) dall’invasione dei formicai.

Un altro esempio di relazione mutualistica si può ritrovare nei batteri che vivono sulla pelle degli anfibi. In questo caso specifico, i batteri ricevono un ambiente protetto nel quale vivere, mentre l’animale ottiene un beneficio dato dall’azione antifungina dell’ospite; nel 2009, Becker et al. hanno osservato come le salamandre dal dorso rosso (Plethodon cinereus) avessero una probabilità significativamente maggiore di sopravvivere all’esposizione di un particolare agente patogeno fungino, grazie proprio alla presenza di un batterio gram-negativo sulla loro pelle. Di recente l’interesse per Janthinobacterium lividum è aumentato notevolmente grazie alla scoperta del suo potenziale limitante nei confronti del fungo responsabile della rarefazione di numerose popolazioni di anfibi.

Dettagli microscopici di Janthinobacterium lividum

La chitridiomicosi

Questi individui sono colpiti da chitridiomicosi, una malattia causata dal fungo Batrachochytrium dendrobatidis, il quale, attraverso la colonizzazione delle cellule del tessuto cutaneo, riesce ad intaccare la funzione vitale delle membrane degli organismi bersaglio. Fortunatamente, non tutte le popolazioni reagiscono allo stesso modo, numerosi individui sono in grado di resistere a questo agente patogeno. La resistenza, dunque è esplicata grazie alla presenza di J. lividum, capace di produrre metaboliti letali nei confronti di B. dendrobatidis.

La produzione di violaceina

I metaboliti antifungini sono stati identificati utilizzando cromatografia liquida ad alte prestazioni a fase inversa, spettrometria di massa ad alta risoluzione, risonanza magnetica nucleare e spettroscopia UV-Visibile. L’aspetto viola scuro di questo batterio gram-negativo è dato proprio dalla produzione dalla violaceina. Il pigmento viola svolge così, un’azione di controllo nei confronti del fungo patogeno. Il composto ha formula generale C20-H13-N3-O3, risulta insolubile in acqua e solubile in alcoli come metanolo, etanolo e acetone; tra le caratteristiche principali di questo composto troviamo delle alte proprietà antiossidanti, antifungine e antibatteriche.  

Conservazione della fauna

I batteri dunque, svolgono un ruolo cruciale nei sistemi naturali. L’impiego di questo processo biologico può fornire una resistenza a lungo termine nei confronti di B. dendrobatidis per gli anfibi vulnerabili e servire come valido strumento per la gestione delle malattie emergenti nell’ambito della conservazione della batracofauna. Nel caso specifico, il genere Janthinobacterium può essere considerato un probabile candidato per questa pratica emergente.

Schema delle interazioni anfibi-batteri-funghi

Sintesi di prodotti farmaceutici da metaboliti batterici

La biosintesi della violaceina è un fattore dipendente dalla densità cellulare, controllato tramite il fenomeno del quorum sensing.  Come anticipato sopra, tale pigmento mostra un ampio profilo di bioattività, che include proprietà antibatteriche, antivirali, anti-leishmaniali e antitumorali. Attualmente la violaceina di J. lividum viene utilizzata essenzialmente per la colorazione di fibre naturali o sintetiche. Tuttavia, considerate le notevoli proprietà date dalla produzione di metaboliti secondari, questi batteri potrebbero essere ulteriormente studiati al fine di ottenere prodotti di sintesi, potenzialmente utili per la cura di numerose malattie.

Riferimenti bibliografici:

  • Muletz-Wolz, Carly R., et al. “Antifungal bacteria on woodland salamander skin exhibit high taxonomic diversity and geographic variability.” Appl. Environ. Microbiol. 83.9 (2017): e00186-17.
  • Black, Rhiannon E. “Investigating genetic differences between strains of Janthinobacterium lividum on salamanders and in their environment.” (2016).
  • Wiggins, Patrick J., et al. “Gut of red-backed salamanders (Plethodon cinereus) may serve as a reservoir for an antifungal cutaneous bacterium.” Journal of Herpetology 45.3 (2011): 329-333.
  • Harris, Reid N., et al. “Addition of antifungal skin bacteria to salamanders ameliorates the effects of chytridiomycosis.” Diseases of aquatic organisms83.1 (2009): 11-16.
  • Brucker, Robert M., et al. “Amphibian chemical defense: antifungal metabolites of the microsymbiont Janthinobacterium lividum on the salamander Plethodon cinereus.” Journal of chemical ecology34.11 (2008): 1422-1429.

Sitografia:

https://www.micropia.nl/en/discover/microbiology/janthinobacterium-lividum/

Informazioni su Ilaria Vaccarelli 5 Articoli
Sono dottoressa in Scienze e Tecnologie per l'Ambiente e speleologa. Amo girovagare sopra, sotto e dentro le montagne, ma il mio più grande interesse riguarda la microbiologia degli ambienti sotterranei.

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