Escherichia coli, non solo un nemico per l’uomo.
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L’Escherichia coli è un enterobatterio appartenente alla famiglia Enterobacteriaceae, che deve il suo nome dall’habitat in cui vive, ossia l’intestino dell’uomo e di vari altri animali. E’ di tipo “Gram-negativo“, ovvero negativo alla colorazione di Gram. Tale test venne messo a punto nel 1884 dal medico danese Hans Joachim Christian Gramche, ed è basato sulla diversa sensibilità tintoriale dei batteri trattati con un particolare colorante, detto cristalvioletto. A seguito di tale test, è stato possibile collocare il batterio in una delle due grandi macro-categorie batteriche, ovvero: gram-positivi e gram-negativi.
L’Escherichia presenta un tipica forma a bacillo, di tipo allungata, come un salsicciotto con dimensioni medie di circa 1-2 µm. La superficie del batterio è completamente rivestita da una specie di peluria costituita da flagelli (lunghe protuberanze che il batterio utilizza per spostarsi) e da pili o fimbrie, cioè dei filamenti più brevi che si proiettano dalla parete del batterio e servono, invece, per ancorarsi alle cellule dell’ospite e comunicare con altri batteri e con l’ambiente circostante. L’Escherichia coli (abbreviato anche come E. coli) è un batterio facilmente riscontrabile nell’intestino di diversi animali a sangue caldo (tra cui anche l’uomo), dove vive perlopiù indisturbato, contribuendo alla normale flora intestinale, e rappresentando uno dei microrganismi più numerosi.
Questo specifico batterio è quindi, nella maggioranza dei casi, innocuo per l’uomo, e fa parte della flora intestinale come batterio commensale, ovvero che sfrutta a proprio vantaggio le sostanze nutritive presenti nel colon per crescere e replicarsi senza però arrecare danno all’organismo ospite.
Tuttavia, non bisogna dimenticare che alcuni ceppi appartenenti alla famiglia di Escherichia coli possono avere un certo grado di pericolosità per l’essere umano, e gli stessi ceppi simbionti potrebbero comportarsi come patogeni opportunisti. Batteri solitamente innocui potrebbero, infatti, moltiplicarsi in modo smisurato e colonizzare altre regioni corporee, causando malattie anche molto gravi, come: enteriti; coliti emorragiche; infezioni del tratto urinario; meningiti; fino ad arrivare alla setticemia.
L’Escherichia coli presenta un metabolismo molto particolare, essendo un batterio di tipo aerobio facoltativo. Difatti, può crescere sia in ambiente aerobico (quindi con presenza di ossigeno), sia completamente anaerobico (ovvero del tutto privo di ossigeno). Nel caso della simbiosi con gli animali a sangue caldo sperimenta principalmente un metabolismo di tipo anaerobico (quando si trova nel tratto intestinale degli animali), mentre può rapidamente cambiare metabolismo a favore di uno di tipo aerobico quando viene espulso nell’ambiente, a seguito, per esempio, della defecazione. Presenta, infine, un ulteriore tipo di metabolismo, ovvero un metabolismo di tipo fermentativo, dove, seppur in presenza di ossigeno, il metabolismo risulta limitato dalla carenza di glucosio, fonte principale di carbonio. In questo caso l’E. coli utilizza il lattosio, uno zucchero disaccaride, per crescere e moltiplicarsi. Tuttavia, in tal modo non riesce a ottenere un grande quantità di energia, e la sua crescita e la sua duplicazione risultano di molto ridotte rispetto all’utilizzo di un metabolismo di tipo aerobico.
Grazie a questo incredibile potere di adattamento, l’E. coli rappresenta uno dei batteri più resistenti e facilmente manipolabili dall’uomo. È infatti molto usato a livello di laboratorio, ma anche industriale. A tal proposito, l’E. coli viene spesso impiegato nella produzione di proteine o altre macromolecole (sia chimiche, sia biologiche). La produzione di tali molecole è operata modificando geneticamente il corredo genetico del batterio per introdurre i geni necessari alla produzione della molecola di interesse in modo sicuro ed efficiente.
Un’altra particolarità dell’E. coli è, infatti, la facilità di manipolazione che questo batterio presenta, grazie alla quale è possibile aggiungere, togliere od over-esprimere geni in modo abbastanza veloce ed efficiente.
Spesso questa manipolazione è operata per mezzo dell’aggiunta di un plasmide, un filamento circolare di DNA, che viene internalizzato dal batterio a seguito di specifici trattamenti oramai standardizzati e rodati negli anni. La trasformazione plasmidica, difatti, permette un’ottima resa di trasformazione genetica, dato che il plasmide stesso racchiude tutte le informazioni necessarie per la produzione del target all’interno dell’ambiente cellulare del batterio ospite.
Essendo la replicazione dell’Escherichia coli principalmente asessuale (avviene cioè per mezzo della divisione dalla cellula madre), le modifiche apportate al genoma per mezzo della manipolazione vengono essenzialmente mantenute anche dalle cellule figlie, trasmesse (non modificate) alla progenie. Ciò assicura un’ottima stabilità e replicabilità delle mutazioni, ovvero, assicura la riproducibilità sperimentale e le caratteristiche della molecola target che s’intende produrre.
Inoltre, il genoma dei vari ceppi esistenti di E. coli è ben noto ormai da anni, oltre a essere facilmente consultabile, disponendo delle giuste conoscenze e competenze. Tutti questi fattori rendono l’Escherichia coli un buon organismo modello per gli studi di genetica molecolare.
In conclusione, fin dalla sua scoperta l’Escherichia coli si è dimostrato un importante modello di studio, e un prezioso mezzo di produzione di diverse molecole utili per l’uomo. Perciò, non solo un potenziale patogeno da cui dobbiamo tenerci alla larga, ma un importante alleato per lo sviluppo scientifico e per il corretto funzionamento del corpo umano.
Laureata in Biotecnologie Industriali presso l’Università degli Studi di Torino, vedo ogni traguardo come punto di partenza per qualcosa di nuovo e stimolante. Sono convinta che nella vita non si debba mai smettere di imparare e di stupirsi per le piccole cose. Adoro, inoltre, la natura in ogni sua forma e colore e credo che l’uomo abbia la grande responsabilità di salvaguardare e proteggere il pianeta attraverso il progresso tecnologico ed il continuo miglioramento scientifico.
