Plague inc.: il perché delle infezioni (II parte)

La teoria che si nasconde dietro un gioco

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Nella I parte dell’articolo abbiamo posto l’attenzione su tutte quelle che sono le diverse variabili in grado di condizionare il processo di diffusione delle malattie infettive. Riassumendo possiamo dire che, fra tutte, quelle che sicuramente influiscono maggiormente sulla possibilità di un contagio sono la recettività del soggetto infetto, gli attributi dell’agente patogeno e le modalità con cui avviene il contatto (Figura 1).

Bene, dopo aver arricchito il nostro bagaglio culturale con un’analisi specifica di ognuno di questi fattori, la domanda sorge spontanea: come vincere una partita?

Step 1: l’immunità dell’ospite

La cute e le mucose rappresentano le prime barriere fisiche che si oppongono alla penetrazione dei microorganismi; se queste sono inefficaci o vi sono interruzioni dei rivestimenti superficiali per ferite o ustioni, il patogeno invade l’organismo raggiungendo il tessuto bersaglio. A questo punto la recettività dell’ospite aumenta permettendo la replicazione dell’agente infettante.

In assenza di un contatto efficace con la fonte dell’infezione o con l’individuo portatore, giocano un ruolo fondamentale sia la virulenza del patogeno che la potenza delle difese immunitarie del soggetto, nonché la relazione sussistente: c’è chi possiede un Sistema Immunitario forte e difficilmente viene contagiato e chi invece si ammala facilmente anche quando la carica infettiva è molto bassa.

trasmission

Figura 1 – Trasmissibilità. Il patogeno deve entrare necessariamente a contatto con l’ospite per dare il via all’infezione. La diffusione della stessa si avrà nel momento in cui il sistema immunitario dell’ospite non sarà in grado di abbattere l’intruso, che si replicherà al suo interno: l’ospite diventa contagioso.

Step 2: il contagio

Per una buona riuscita è necessario anzitutto che l’agente patogeno infetti quante più persone possibili, preferibilmente in maniera del tutto asintomatica. Come nella vita reale difatti è difficile diagnosticare una malattia inizialmente sconosciuta e per di più del tutto silente. Quando non vi è alcuna manifestazione patologica inoltre, non si attuano nemmeno adeguate misure cautelari atte a diminuire un eventuale contagio. Per prima cosa dunque bisogna puntare tutto sulle modalità di trasmissione (Figura 2): vettori e veicoli aumentano la probabilità che il patogeno si sposti in regioni anche molto distanti da quella di origine.

La scelta iniziale di un contagio tramite il bestiame è assai intelligente se il focolaio infettivo è rappresentato da popolazioni rurali che vivono principalmente di pastorizia. Per velocizzare la diffusione dell’infezione sarebbe comodo associare a questa prima, anche una seconda modalità di trasmissione: le opzioni più papabili sono acqua e aria. Nelle fasi successive della partita, infatti, quando la malattia viene scoperta, il bestiame contagiato, in primis, viene sterminato mentre solo successivamente si penserà ad un eventuale depurazione dell’acqua.

A livello urbano, invece, la cittadinanza non è abituata a condividere i propri spazi con gli animali da pascolo: in questo caso, per una diffusione a livello globale, la possibilità di veicolare l’infezione tramite volatili e ratti gioca a nostro vantaggio, tenendo sempre conto del fatto che entrambe le specie animali verranno individuate come portatrici di malattie e dunque eliminate per contenere il contagio.

diffusione patogeno

Figura 2 – Diffusione Dalek. Per un contagio rapido è bene scegliere diverse modalità di trasmissione della malattia: dagli animali domestici a quelli selvatici: indispensabile è il contributo degli uccelli migratori, poiché senza sarebbe difficile per Dalek spostarsi oltreoceano.

Step 3: la resistenza

Dal momento che l’obiettivo del gioco è quello di distruggere la popolazione mondiale, bisogna fare in modo che il patogeno sia parecchio resistente (microrganismo estremofilo) a condizioni ambientali sfavorevoli alla crescita: un esempio è dato dal clima glaciale dei Paesi nordici, della Russia e della Groenlandia. Senza questa abilità risulterà praticamente impossibile infettare le regioni più fredde.

È importante inoltre ricordare che, man mano che l’infezione si diffonde nei Paesi più sviluppati, aumenta anche il rischio che la malattia venga scoperta. Al fine di rendere più difficile la diagnosi e la conseguente scoperta di una cura efficace, è bene affidarsi ad una caratteristica comune a molti patogeni: il rimescolamento genico (Figura 3), che renderà non solo molto lente le ricerche future, ma anche maggiormente resistente e letale il microrganismo in questione.

Durante la partita capiterà molto spesso di notare che l’agente patogeno subisca delle mutazione di natura spontanea, senza un nostro diretto intervento. Questo accade anche nella vita reale: i microrganismi hanno colonizzato la Terra più di 4 miliardi di anni fa e sono dunque in grado di adattarsi, più di qualsiasi altro essere vivente, ai cambiamenti, anche repentini, dell’ambiente circostante. La maggior parte delle volte le mutazioni sono vantaggiose per il patogeno: prendiamo ad esempio gli eventi mutazionali responsabili della resistenza ai farmaci.

attributi patogeno

Figura 3 – Abilità Dalek. Proseguire nella ricerca di una cura risolutiva diventa estremamente difficile quando non è possibile isolare il patogeno in laboratorio: in questo modo studiarne la struttura, la crescita e la patogenicità risulta impossibile.

La farmaco-resistenza altro non rappresenta che una variazione nella struttura cellulare e molecolare del microrganismo; nello specifico o si modificano le strutture bersaglio del farmaco, che è dunque impossibilitato ad interagire o si ha l’alterazione della permeabilità cellulare al farmaco stesso. Infine è possibile che aumenti la secrezione di enzimi in grado di inattivare il farmaco.

Step 4: l’attacco

Sconsiglio di spendere punti DNA per scegliere, tra le prime opzioni, la modalità di diffusione tramite liquidi corporei infetti come sudore, saliva e sangue: il patogeno svilupperà da sé diverse mutazioni spontanee che quasi sempre ne aumenteranno la virulenza. Penserete ingenuamente: “Bello! Il lavoro sarà facilitato allora!”. In realtà non è proprio così dal momento che le mutazioni interesseranno soprattutto le tempistiche e le modalità con le quali si presenteranno i sintomi della malattia: tosse, formazione di eczemi e diarrea sicuramente favoriranno la diffusione e contribuiranno all’indebolimento dell’ospite, tuttavia aumenteranno anche il rischio che la malattia venga scoperta più velocemente.

Quando gran parte della popolazione mondiale è infettata, la strategia migliore che possiamo attuare è quella di aggravare il quadro clinico della malattia: con un insieme di sintomi che spaziano dalle difficoltà respiratorie ai tumori la popolazione mondiale si piegherà in poco tempo. D’altro canto altre possibilità non ce ne sono, a questo punto la partita è agli sgoccioli ed i punti DNA iniziano a scarseggiare.

invincibile patogeno

Figura 4 – Invincibile Dalek. La vittoria è garantita solo dopo che gran parte delle forme di vita sulla Terra sono state colpite dall’infezione. Quando la percentuale delle persone sane è pari a 0 si può procedere con una strategia d’attacco: rendere Dalek gradualmente aggressivo in modo tale che, seppur molto lentamente, il tasso di mortalità aumenti.

Step 5: estinzione di massa

Arrivati a questo punto della partita la ricerca di una cura efficace procede molto lentamente o regredisce addirittura. La vittoria è oramai in tasca e non ci resta che attendere la disfatta del pianeta.

Visto? La microbiologia unisce l’utile al dilettevole. Buon divertimento

sterminio patogeno

Figura 5 – Delek ha eliminato ogni forma di vita sulla Terra.

Carla Caianiello

Fonti:

Informazioni su Carla Caianiello 11 Articoli
Neurobiologa laureata all'Università degli Studi di Pavia, appassionata dello studio del cervello e delle nuove tecnologie

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