Uomini e batteri.

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo.

a cura di Claudio Della Volpe

Le “vulgate scientifiche” potrebbero essere considerate come le rappresentazioni spesso ideologiche che i mass media e la cultura fanno di quelli che Kuhn chiamava “i paradigmi dominanti”; rappresentazioni che perdono la ricchezza e le molteplici sfaccettature che i modelli e la ricerca costruiscono faticosamente e spesso contraddittoriamente; tali vulgate tuttavia sono anche, almeno in parte, ben dentro la divulgazione della scienza e anche, ahimè, perfino dentro una parte del discorso scientifico vero e proprio.

I settori più sensibili all’azione della vulgata, che potremmo considerare anche una versione (al limite) caricaturale dell’ortodossia scientifica, sono, a mio parere, quelli che riguardano i sistemi complessi; dove per sistema complesso intendo un sistema dove la modellazione del sistema medesimo si scontra col fatto che il concetto di causa-effetto così utile nei casi lineari, nei casi semplici, trova limiti consistenti altrove (organismi, ecologia, clima, società, etc robe che il positivismo avrebbe disdegnato).

Louis Pasteur in his laboratory. The great French chemist and microbiologist discovered and developed various vaccines, among them that against rabies. 1885. Oil on canvas, 1,54 x 1,26 cm DO 1986-16

Louis Pasteur in his laboratory. The great French chemist and microbiologist discovered and developed various vaccines, among them that against rabies. 1885. Oil on canvas, 1,54 x 1,26 cm DO 1986-16

La cosa non è affatto lontana da noi, nè è una mia invenzione; considerate per esempio cosa fanno i libri di termodinamica che tutti introducono (a partire dal mio amatissimo Callen) i sistemi “semplici”, escludendo dal principio cose come le superfici o i campi elettrici e magnetici e relegando a futuri corsi “avanzati” tutto il resto.

Il dato di fatto, almeno secondo me, è che dobbiamo scalzare la causa-effetto dal suo ruolo dominante e sostituirla con una scoperta settecentesca di tale Hegel (la dialettica) ma che noi chiamiamo oggi retroazione. Causa ed effetto sono spesso indistinguibili e la loro relazione è basata non su un principio di ordine ma di reciprocità; questa è una cosa difficile da digerire e già vedo schiere di colleghi che si mettono le mani nei capelli a sentire queste mie boiatine.

Ma penso d’altronde che chi convive con fenomeni come il negazionismo climatico (si veda il caso recente del Polimi con l’epocale scontro il big match in presenza del Rettore fra Caserini e Pedrocchi) può ben sopportare un po’ di polemica filosofica.

Sto partendo da lontano ma appunto le cose quasi mai sono lineari se non nel cervello di Giove o nei libri e trattati delle varie discipline.

Se chiamiamo secondo principio della termodinamica quello che è stato scoperto per primo (e peraltro in una forma che negava il primo principio), se dimentichiamo che la prima legge termodinamica ad essere scoperta è stata la trasmissione del calore, un fenomeno irreversibile e non i processi reversibili che ci intestardiamo a voler insegnare per primi, ritenendo che siano “più semplici”, allora ci meritiamo poi che le vulgate facciano la loro azione disinformativa portando ben dentro la comunità le pre-concezioni così ben radicate nel nostro mondo.

In quattro pregevoli puntate di questo blog Gianfranco Scorrano ha raccontato la storia degli antibiotici e sempre secondo il mio parere, il suo racconto, preciso e documentato, ha però sconfinato (solo qualche volta o rischiato di sconfinare) nella vulgata, soprattutto nella parte finale.

Questi eroici e geniali chimici che portano la pallottola magica all’umanità, quella capace di colpire a morte le malattie e i batteri cattivi. Ma Mr. X, l’uomo comune, come nel raccontino di Fleming, non capisce che se si usano gli antibiotici o si usano bene, in quantità sufficiente o non si usano (https://ilblogdellasci.wordpress.com/2015/02/02/batteri-chimica-e-altro-parte-iv/), in sostanza l’uomo comune e ignorante contrapposto al positivo (o positivista scienziato), questa l’idea di Fleming; oh tenete presente che Fleming quando scoprì la penicillina non era un signor nessuno: aveva già scoperto il lisozima; lo sapevate?

Fin qui la vulgata, che consiste nel trascurare i meccanismi sociali ed economici che hanno portato al problema delle resistenze, ma non solo, anche altri aspetti che oggi non possiamo ignorare della terapia antibiotica.

Cominciamo dal principio.

I batteri non sono nemici da distruggere.

Nel suo cammino millenario l’uomo si è portato appresso e se li porta ancora un numero di batteri pari a circa dieci volte quello delle cellule del corpo, con una massa dell’ordine del chilogrammo; un uomo in buona salute trasporta così nei vari distretti del suo corpo migliaia di specie di batteri che vivono in simbiosi con lui. Come tutte le convivenze anche questa presenta degli inconvenienti, ma presenta anche alcuni vantaggi. Solo da pochi anni è iniziata la classificazione del genoma e del ruolo di questi batteri, che sono oggi definiti microbioma, (una volta flora batterica, ma la flora non c’entra nulla) con riferimento essenzialmente alla loro componente genetica (http://it.wikipedia.org/wiki/Microbioma).

Skin_Microbiome20169-300

Alcuni di questi batteri e altri che convivono in altri ambienti o semplicemente in altri uomini, possono essere patogeni per l’uomo e gli antibiotici sono stati sviluppati come una strategia per lottare contro questo tipo di batteri, ma di fatto sono poi spesso attivi in modo generale contro tutti o quasi, “ad ampio spettro” ed una terapia antibiotica sconvolge l’equilibrio del microbioma, è come una specie di caccia all’uomo in cui però i poliziotti sparano nel mucchio.

Questo è uno dei limiti della strategia antibiotica, che per questo motivo viene spesso affiancata dalla somministrazione di “fermenti”, ma sinceramente dubito che la cosa sia effettivamente efficace. Solo di recente ci si è posti il problema in modo serio (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3427468/ oppure http://www.pnas.org/content/108/13/5354.abstract).

Gli antibiotici cosa sono? Sono molecole a volte di origine naturale, come la penicillina, altre volte modificate, altre volte del tutto sintetiche, ma che rassomigliano ad altre di origine naturale che abbiamo scoperto (Fleming per primo) che vengono prodotte da alcuni organismi per combattere in modo analogo la lotta per la propria sopravvivenza. Questi organismi usano nella loro nicchia ecologica i loro antibiotici, ed è una battaglia difficile, che dura da milioni di anni in alcuni casi, nella quale mosse e contromosse si sono susseguite con continuità portando ad una omeostasi di forma complessa ed i cui risultati si sono accumulati nei codici genetici degli organismi.

Noi estraiamo queste molecole e le usiamo per i nostri scopi in altri distretti e la cosa spesso funziona; in un primo momento. Poi le cose fanno il loro corso e i nostri batteri imparano a convivere con questi nuovi antibiotici, che prima non erano presenti nel loro ambiente. I batteri sono capaci di tramandare le nuove (o riscoperte) abilità per via genetica diretta, ma anche di trasmettere il loro materiale genetico a specie del tutto diverse dalla propria con vari meccanismi, in un pastice genetico di cui ancora non vediamo tutte le implicazioni.

D’altronde il caso olivo-Xylella Fastidiosa è l’ultimo esempio in ordine di tempo degli effetti che ha il mescolamento disattento delle specie; nei secoli abbiamo condotto vari esperimenti in questo senso, a partire dalla peste bubbonica (il cui ingresso nell’ambito europeo fu causata da un atto di guerra durante l’assedio di Caffa), l’unificazione microbica del mondo è passata per le infezioni per noi “bambinesche” che hanno decimato le popolazioni del Sud America al tempo della conquista spagnola, fino ad arrivare alle coperte coscientemente infette di vaiolo, date ai nativi nordamericani dal civilissimo esercito di Sua Maestà britannica. Ma non sono state dissimili la introduzione del coniglio e del cane in Australia e dei topi e ratti dappertutto. L’unificazione microbica (ed ecologica, una vera iattura!!) del mondo (e che sconfina nella guerra biologica) è uno degli effetti della globalizzazione, un processo che è ben più antico degli anni 90 del secolo scorso quando la parola è stata coniata.

Accade così che le esigenze del mercato, della crescita necessariamente infinita che sarebbe (ma io non ci credo affatto) l’unico modo di fare e redistribuire la ricchezza abbiano portato ad un uso spropositato degli antibiotici nell’uomo e contemporaneamente alla ricerca di “nuovi” mercati, per esempio l’uso degli antibiotici negli animali da allevamento, con un consumo che totalizza la metà (!!) di tutto il mercato antibiotico; in un bell’articolo sul tema (http://www.rivistapaginauno.it/antibiotici-ricerca-farmaceutica.php) Giovanna Baer analizza e critica la situazione attuale. Fra l’altro nota che i nuovi detersivi antimicrobici con i quali le nuove baldanzose super-mamme della pubblicità (super-papà no, quelli guidano le super-auto casomai ecologiche) distruggono il 99.9% dei microbi cattivi fanno fare soldi ai produttori, ma inquinano l’ambiente lasciando come residuo uno 0.1% di batteri resistenti pure ai superdetersivi che prima o poi ce la faranno pagare.

Bisogna anche notare che i metodi per individuare nuovi antibiotici sono storicamente limitati.

Non tutti i batteri del suolo, che costituiscono la storica fonte di suggerimento molecolare per chi cerca nuovi antibiotici, sono coltivabili in vitro, per vari motivi (contenuto effettivo del terreno, ambiente anaerobico, scarsa velocità di crescita, etc.) ; questo limite era già stato notato in passato; recentemente la scoperta della teixobactina (https://ilblogdellasci.wordpress.com/una-alla-volta/teixobactina/) ha messo all’ordine del giorno questo settore inesplorato della comunità batterica del terreno, in cui solo l’1% dei batteri è di fatto coltivabile; il nuovo giacimento di potenziali antibiotici che con la teixobactina ha dato prova di essere molto interessante, potrebbe essere “coltivato” con nuovi metodi di indagine, come la cosiddetta proteomica, andando ad esplorare direttamente quali proteine sono espresse nei vari casi. Ma c’è di più.

Dato che i nostri antibiotici in un modo o nell’altro vengono dal “terreno” letteralmente e da specie viventi che nella loro nicchia ecologia hanno sicuramente sviluppato quelle armi e incontrato delle resistenze, c’è da aspettarsi che i batteri abbiano un arsenale veramente molto potente. In un articolo di pochi giorni fa (Sci. Adv. 2015;1:e1500183) gli autori dichiarano di aver trovato geni che codificano per la resistenza a moderni antibiotici nel microbioma di una popolazione umana che per almeno 11.000 anni è rimasta isolata e non ha avuto contatti con la terapia antibiotica.

In altre parole se questo è vero i batteri conoscono già la risposta alle nostre domande e i nostri attacchi hanno poche speranze di rimanere sempre vittoriosi.

Il rafforzamento della strategia antibiotica appare quindi come il rafforzamento di quella che non può essere un’arma definitiva. Certo si può e si deve fare, nel frattempo e quando serve e rispettando le regole, ma con la coscienza che non è detto sia la strategia vincente.

Ci sono alternative? Qualcosa esiste.

Tre strategie alternative sono da una parte: l’uso di giacimenti di sostanze antibatteriche di diversa origine, per esempio le endofite, l’uso di terapie antibiotiche mirate precedute da controlli molto veloci che consentano l’individuazione in tempi dell’ordine dei minuti dei batteri coinvolti e dall’altra strategie completamente non convenzionali di terapia basate non sugli antibiotici, ma sui fagi, ossia su quei virus che attaccano e distruggono i batteri.

Del primo argomento, che consiste di fatto nello sfruttare un giacimento “non rinnovabile” da questo punto di vista (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0944501309001128) si parla da un pò; esistono risorse “naturali”, giacimenti, miniere in un certo senso di risorse antibatteriche usate da altri esseri viventi diversi dai batteri del suolo; le endofite, sono organismi vegetali che vivono all’interno di un altro organismo. Alghe uni- o pluricellulari appartenenti a diversi gruppi, le quali si annidano negli strati esterni, più o meno mucillaginosi, delle membrane cellulari di altre alghe o di piante superiori, batteri che si trovano spesso nella guaina gelatinosa di varie Cianofite e Funghi per es., quelli delle micorrize endotrofiche.

Del secondo argomento abbiamo già accennato in un post (https://ilblogdellasci.wordpress.com/brevissime/pillole-di-raman/); la spettroscopia Raman consente di individuare con notevole precisione e grande velocità la componente batterica di un preparato; se questa tecnica si svilupperà al punto di essere usata in tempi ragionevoli potrebbe sostituire le tecniche tradizionali di cultura che richiedono giorni. Questo consentirebbe di usare non più antibiotici ad ampio spettro ma solo antibiotici mirati e certamente efficaci.

D’altronde esistono strategie del tutto originali, come quella dei fagi, sviluppata negli scorsi decenni nei paesi dell’ex-URSS e che oggi è diventata talmente interessante da meritarsi un progetto europeo dedicato, Phagoburn (http://www.phagoburn.eu/) e l’interesse delle principali riviste scientifiche (http://www.nature.com/news/phage-therapy-gets-revitalized-1.15348).

I fagi ossia i virus che attaccano i batteri furono scoperti durante gli anni della prima guerra mondiale da Frederick Twort nel 1915 e Felix d’Hérelle nel 1917. Successivamente un medico georgiano George Eliava fondò nel 1923 un istituto a Tbilisi, in Georgia, dove per decenni i russi hanno guarito pazienti che in occidente sarebbero morti o sarebbero stati amputati chirurgicamente.220px-Twort

Felix_d'Herelle

I fagi sono estremamente specifici ma devono essere individuati con precisione e questo richiede tempo e soprattutto una ampia esperienza che al momento esiste solo in pochissimi centri come quello di Tblisi.

I sistemi complessi come il corpo umano o in genere gli organismi non sono oggetti semplici su cui intervenire, sono sistemi molto lontani dall’equilibrio in cui il mantenimento dell’omeostasi è un obiettivo complesso e realizzato tramite meccanismi di retroazione che la scienza basata su causa-effetto non riesce ad affrontare ancora. Altri sistemi complessi sono il sistema climatico e la nostra stessa società.

Abbiamo bisogno di un’approccio basato sulla retroazione, e non solo per fare felice il vecchio Hegel, ma perchè senza di esso molti fenomeni “complessi”, non lineari, ci sfuggiranno per sempre.

Sapremo fare questo salto di qualità?

One thought on “Uomini e batteri.

  1. A proposito delle considerazioni iniziali sulle “vulgate scientifiche”, le trovo opinabili. Può sembrare banale ma va detto che c’è “vulgata” e “vulgata”, così come ci sono divulgatori capaci accanto ad altri che lo sono un po’ meno. Anche nel mestiere del divulgatore, come in quello dello storico, non basta l’ispirazione e l’entusiasmo “naif”. Bisogna studiare, esercitarsi a lungo e conquistare una disciplina di pensiero senza la pretesa di riuscire subito perché anche qui, come in chimica, non ci sono scorciatoie. Per quanto riguarda le “rappresentazione ideologiche” direi chi è senza peccato…

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