Evoluzione alla velocità della luce: la corsa agli armamenti tra virus e batteri dura settimane

Gli organismi viventi sviluppano costantemente nuovi modi per difendersi dai virus. Questi virus, a loro volta, si adattano costantemente alle loro vittime. Questa “corsa agli armamenti evolutiva” si traduce nell’emergere di nuove popolazioni, reti ecologiche e modelli evolutivi conosciuti entro tre settimane. Lo hanno scritto i microbiologi americani la settimana scorsa Scienze . Hanno studiato la corsa agli armamenti tra batteri e virus in provette chiuse.

Charles Darwin presentò la sua teoria dell’“evoluzione per selezione naturale” nel 1859. In breve, questa teoria afferma che gli organismi che si adattano meglio al loro ambiente hanno maggiori possibilità di sopravvivere e riprodursi. Se questo adattamento ha un’origine genetica, trasmettono il loro “vantaggio evolutivo” alla prole e quindi hanno anche una possibilità relativamente maggiore di riprodursi. Così gli individui meno adattati vengono oppressi e d’altra parte si verifica l’adattamento. Questo processo, che alla fine potrebbe dare origine a una nuova specie, è lento e graduale, come aveva previsto Darwin: potrebbe richiedere milioni di anni.

Sappiamo da tempo che l’evoluzione può avvenire molto più velocemente. Ad esempio, i merli urbani cantano più forte dei loro omologhi rurali: un adattamento ai suoni della città. Questo adattamento è genetico ed è avvenuto nell’arco di un secolo, scrive il biologo di Leiden Erwin Rebmeister Nel 2009 nella sua tesi.

Batteri e virus venivano isolati ogni giorno per gli esperimenti

Ma il fatto che tale modificazione possa avvenire nel giro di poche settimane, e anche allora in un ecosistema piccolo, semplice e chiuso, è una novità, secondo i ricercatori di Scienze. Se ne sono andati batteri coliI batteri crescono in provette contenenti fagi specifici. I fagi, o in breve fagi, sono virus specializzati che infettano ciascuno i propri batteri. In quanto “regolatori” dei batteri, svolgono un ruolo chiave in tutti gli ecosistemi, dal nostro intestino agli oceani del mondo. Si stima che ogni giorno raggiunga Il 40% di tutti i batteri presenti nel mare vengono uccisi dai fagi.

Il fago esaminato dagli americani, chiamato phage21, dipende dal fago per riprodursi batteri coli-batteri. Penetra nella cellula e utilizza recettori specifici sulla parete cellulare dei batteri come punto di attacco. L’invasione ha meno successo nei batteri in cui questo recettore è stato leggermente alterato a causa di una mutazione genetica casuale. Questi batteri hanno un vantaggio evolutivo: hanno maggiori possibilità di dividersi e quindi di trasmettere questo cambiamento alla generazione successiva.

Lo stesso vale per un virus: individui che per caso hanno ganci leggermente diversi sul loro “carrello di atterraggio” possono adattarsi un po’ meglio al recettore dei batteri e quindi penetrare più facilmente. Questa corsa agli armamenti avviene continuamente, in tutti i gruppi di batteri e fagi, scrivono gli americani, e col tempo si possono individuare modelli evolutivi specifici. Ad esempio, gruppi o unità separati di batteri e virus sembrano essersi evoluti insieme e diventare diversi dagli altri gruppi. Vedi un’alternanza di specializzazione e poi di generalizzazione.

Nuove soluzioni

Gli scienziati vedono questi modelli evolutivi ovunque sulla Terra, ma spesso su larga scala spaziale (ad esempio, in diverse regioni) e su larga scala temporale (diversi anni). Scrivono che gli americani li hanno visti nelle loro provette entro tre settimane Scienze. Ad esempio, E. coli ha sviluppato almeno due nuovi recettori e phage21 ha trovato almeno due nuove soluzioni per essi.

Ogni giorno i ricercatori isolavano batteri e virus per ulteriori esperimenti. Il 21° giorno i fagi non furono più in grado di infettare i batteri che avevano vissuto lontani da loro per sette giorni, scrivono gli americani. Ciò indica l’emergere di unità separate, che è la base della speciazione. Anche altri processi evolutivi (come la specializzazione rispetto alla generalizzazione) si adattano bene ai modelli ecologici conosciuti. “Ciò illustra magnificamente come la diversità di per sé produca anche nuova diversità”, hanno concluso gli americani.