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La sopravvivenza del Bacillus anthracis: come riesce questo batterio a sopravvivere per decenni in ambienti estremi?
Il Bacillus anthracis, un bacillo Gram-positivo, è la causa del carbonchio, una malattia mortale che colpisce il bestiame e che occasionalmente può infettare anche gli esseri umani. Si tratta dell'unico batterio assolutamente patogeno del genere Bacillus e la sua infezione è di tipo zoonotico, ovvero trasmessa dagli animali all'uomo. Il batterio fu scoperto per la prima volta dal medico tedesco Robert Koch nel 1876 e divenne il primo batterio la cui natura patogena fosse verificata sperimentalmente; le sue ricerche fornirono importanti prove scientifiche a sostegno della teoria patogena.
Questo batterio ha dimostrato una straordinaria capacità di sopravvivere in ambienti estremi, resistendo anche per decenni in condizioni avverse. Cosa lo rende esattamente così resiliente?
B. anthracis è lungo circa 3-5 micron e largo 1-1,2 micron e spesso forma lunghe catene dopo la coltivazione. Sul terreno di coltura si formeranno colonie bianche o color crema, larghe diversi millimetri. La maggior parte dei ceppi di B. anthracis produce un rivestimento protettivo chiamato capsula, che aumenta ulteriormente la loro capacità di eludere le risposte immunitarie. La capsula è composta da acido poli-D-gamma-glutammico, che consente ai batteri di nascondersi dal sistema immunitario dell'ospite.
B. anthracis si nutre di emoglobina presente nel sangue e utilizza due glicoproteine secrete, IsdX1 e IsdX2, per acquisire ferro. Non solo possono separare l'emoglobina dalla matrice del sangue, ma possono anche introdurre il ferro nella cellula attraverso le proteine della superficie cellulare. Una volta in un ambiente adatto, le endospore del B. anthracis si attivano immediatamente e iniziano a crescere, rendendo questo batterio capace di persistere in natura.
La chiave per la sopravvivenza: le endospore
Le endospore del B. anthracis sono essenziali per la sua sopravvivenza e hanno una struttura speciale, che comprende una spessa parete cellulare e più strati di membrane. Queste strutture consentono alle endospore di resistere al calore, alla disidratazione e a molti disinfettanti e di rimanere vitali anche dopo decenni o secoli di ambienti estremi.
Gli studi hanno dimostrato che le endospore di B. anthracis possono sopravvivere a temperature estreme e ad ambienti poveri di nutrienti, il che le rende potenziali armi biologiche.
Struttura genica e patogenicità
B. anthracis ha un cromosoma circolare lungo circa 5.227.293 bp e due plasmidi esogeni di DNA a doppio filamento, pXO1 e pXO2, che sono fattori chiave della sua patogenicità. In particolare, il plasmide pXO1 contiene geni correlati alla tossina dell'antrace e l'espressione di questi geni è regolata dalla proteina trasportatrice.
Infezione e manifestazioni cliniche
L'infezione da B. anthracis non trattata è spesso fatale e i sintomi dell'infezione variano a seconda della via di ingresso. L'antrace cutaneo è la forma più comune, rappresentando circa il 95% dei casi, e alla fine forma lesioni necrotiche nere localizzate nel sito dell'infezione. L'antrace inalatorio è estremamente mortale e spesso provoca sintomi simili al raffreddore seguiti da gravi problemi respiratori.
Sebbene il vaccino contro l'antrace sia stato sviluppato già nel 1881 dal chimico francese Louis Pasteur, oggi sono ancora disponibili diversi vaccini. Nel trattamento delle infezioni, gli antibiotici comunemente usati come la penicillina e i fluorochinoloni possono mostrare una buona efficacia.
Tecniche di sopravvivenza in evoluzione
Grazie al sequenziamento dell'intero genoma, la storia evolutiva del B. anthracis e la sua relazione con altre specie batteriche sono state svelate più chiaramente. Il genoma del B. anthracis è molto coerente, con relativamente poche mutazioni, il che ne fa anche evolvere relativamente lentamente. Tali caratteristiche consentono al B. anthracis di adattare efficacemente la propria strategia di sopravvivenza quando si trova ad affrontare sfide ambientali.
Le interazioni tra le cellule del B. anthracis e il sistema immunitario sono estremamente complesse e dimostrano la capacità del batterio di modulare la risposta immunitaria dell'ospite. Queste strategie di sopravvivenza gli consentono senza dubbio di dimostrare una forte resilienza e adattabilità in ambito biologico.
Con il progresso della scienza, la nostra comprensione del B. anthracis ha continuato ad approfondirsi, ma questo batterio rappresenta ancora una grave minaccia. Dai tempi antichi a oggi, comprendiamo veramente il suo modo di sopravvivere?
