L’evoluzione di alcuni batteri ha rivelato una forte similitudine con gli embrioni animali

I primi anni di vita potrebbero essere stati molto più simili agli animali di quanto pensassimo, suggerisce una nuova ricerca che mostra che i batteri possono “svilupparsi” come un embrione. Quando i batteri si uniscono, trasudano una pellicola protettiva di melma per formare colonie rigogliose e densamente compatte note come biofilm. Insieme, questi microrganismi sono più potenti.

All’interno della sicurezza del biofilm, possono resistere meglio ai cambiamenti ambientali, comunicare a lungo raggio con le cellule al di fuori delle loro comunità e persino condividere una sorta di memoria collettiva, comportandosi essenzialmente come un organismo multicellulare. Ora un team internazionale di ricercatori guidato dal genetista evoluzionista Momir Futo dell‘Istituto Ruđer Bošković in Croazia ha scoperto che anche i biofilm si sviluppano come un organismo multicellulare.

In laboratorio, Futo e il team hanno studiato il Bacillus subtilis a forma di bastoncello, che si trova comunemente nel suolo, nelle mucche e dentro di noi. I ricercatori hanno stabilito una linea temporale dell’espressione genica attraverso l’intero biofilm mentre si sviluppava, da poche cellule iniziali fino all’età di due mesi. Hanno anche confrontato i prodotti dei geni del batterio con quelli di altri nel suo albero genealogico, mappando una linea temporale per le loro relazioni evolutive.

Batteri che imitano embrioni animali

L’ordine di espressione genica durante la crescita del biofilm rispecchia i tempi dell’evoluzione di questi geni, proprio come le espressioni dei geni nello sviluppo di embrioni animali. E questo non è l’unico modo in cui i biofilm hanno imitato l’embriogenesi (lo sviluppo di un embrione animale). L’organizzazione graduale dell’espressione genica osservata c’è anche negli embrioni, così come un forte aumento della comunicazione tra le cellule durante la metà dello sviluppo, che nel biofilm coincide con la crescita delle rughe 3D.

Il metodo di filostratigrafia utilizzato dai ricercatori è relativamente nuovo e ha ancora alcune domande sulla sua affidabilità, quindi il team ha ricontrollato i risultati utilizzando strumenti genetici più vecchi e ha scoperto di supportare i loro risultati. ll team avverte che questi risultati sono limitati ai biofilm di una singola specie in condizioni di laboratorio, quindi sono necessarie ulteriori ricerche per vedere se i risultati valgono anche nell’ambiente naturale con interazioni multi-specie.

Resta anche da vedere se altre caratteristiche dell’embriogenesi – come onde localizzate di nuove espressioni geniche – sono presenti anche nei biofilm. Ma le somiglianze che hanno osservato sono piuttosto sorprendenti. Poiché i biofilm sono responsabili di oltre l’ 80% delle infezioni microbiche nel nostro corpo, giocherebbero sicuramente anche un ruolo importante nel modo in cui funzionano anche i nostri batteri alleati, quindi capire come questi organismi non così unici si sviluppano e lavorano insieme potrebbe aiutare con un una miriade di problemi medici. Questa ricerca è stata pubblicata su Molecular Biology and Evolution.

Ph. Credit: Istituto Ruđer Bošković