Microbioma intestinale, alcuni batteri possono diffondersi rapidamente tra le persone

Il microbioma intestinale potrebbe essere molto più dinamico e trasmissibile di quanto ritenuto finora. Una nuova ricerca guidata dall’Università di Vienna ha trovato prove che alcune popolazioni batteriche intestinali possono diffondersi rapidamente tra le persone e persino attraverso i continenti. Lo studio, pubblicato su “Nature”, ha inoltre individuato gruppi batterici evolutivamente distinti associati all’invecchiamento, alle malattie infiammatorie croniche intestinali, al cancro del colon-retto e al diabete di tipo 2.

L’intestino umano ospita trilioni di microrganismi che contribuiscono alla digestione, alla funzione immunitaria e al metabolismo. I ricercatori hanno utilizzato un approccio definito “ecologia inversa”, attraverso il quale è stato possibile individuare popolazioni batteriche diverse all’interno della stessa specie, adattate a specifiche condizioni intestinali. I risultati potrebbero aiutare a identificare biomarcatori più precisi e, in futuro, sviluppare trattamenti rivolti a specifiche popolazioni batteriche anziché a intere specie.

Oltre le specie: i lignaggi nascosti dei batteri intestinali

La maggior parte degli studi sul microbioma classifica i batteri sulla base della specie o di una generale somiglianza genetica. Un simile approccio, tuttavia, può nascondere differenze importanti tra popolazioni della stessa specie che si sono adattate a condizioni differenti all’interno dell’organismo.

Questo rende più difficile stabilire quali microrganismi siano realmente associati a una malattia, quali siano presenti casualmente e quali possano invece avere un ruolo protettivo. Per superare questo limite, i ricercatori hanno analizzato migliaia di isolati batterici ottenuti dall’intestino umano e grandi quantità di dati metagenomici provenienti da persone di diversi Paesi, età e condizioni di salute. I dati metagenomici contengono l’insieme delle informazioni genetiche delle comunità microbiche presenti nei campioni.

Attraverso l’ecologia inversa, il team ha cercato firme genetiche capaci di rivelare l’adattamento dei batteri a specifiche nicchie ecologiche intestinali. L’obiettivo era quindi individuare gruppi biologicamente più significativi rispetto alle tradizionali categorie basate soltanto sulla specie.

Le selezioni evolutive rivelano popolazioni batteriche diverse

Un elemento chiave dell’analisi è rappresentato dalle cosiddette “selettività direzionali a livello genomico”, che si verificano quando una mutazione vantaggiosa permette a un individuo di acquisire un vantaggio rispetto a microrganismi strettamente imparentati. I suoi discendenti possono così diventare dominanti, riducendo la diversità genetica all’interno della popolazione. Questo processo può portare alla formazione di gruppi molto simili per ascendenza e funzione biologica, ma distinguibili dalle popolazioni vicine. I ricercatori hanno scoperto che numerose specie batteriche intestinali conosciute sono in realtà suddivise in diversi lignaggi evolutivi, apparentemente adattati a condizioni differenti dell’intestino.

“Se non ci si limita a contare le specie, ma si tiene conto dell’adattamento evolutivo, è possibile identificare le unità biologicamente rilevanti nel microbioma con molta più precisione”, afferma Xiaoqian Annie Yu, autrice principale dello studio e ricercatrice del Centro di Microbiologia e Scienze dei Sistemi Ambientali dell’Università di Vienna. “Anche all’interno della stessa specie batterica, alcune popolazioni si presentano con maggiore frequenza rispetto ad altre in determinate malattie. Quando si considerano tutte insieme, questo fenomeno spesso rimane nascosto”.

L’analisi suggerisce quindi che specie considerate unitarie possono comprendere popolazioni con caratteristiche biologiche e possibili associazioni con la salute molto diverse.

Batteri capaci di viaggiare tra continenti

La ricerca ha portato alla luce anche un altro elemento inatteso: alcune popolazioni batteriche particolarmente competitive sembrano riuscire a diffondersi rapidamente su grandi distanze geografiche. In alcuni casi, secondo i modelli elaborati dai ricercatori, queste popolazioni potrebbero essersi espanse attraverso diversi continenti nell’arco di pochi decenni. Fenomeni di questo tipo erano stati osservati soprattutto nei patogeni e risultano quindi particolarmente interessanti quando riguardano comuni batteri intestinali.

“I nostri risultati dimostrano che i batteri intestinali sono anche più dinamici di quanto si pensasse in precedenza. Ceppi ben adattati possono diffondersi a livello internazionale e occupare nuove nicchie ecologiche”, afferma Martin F. Polz, responsabile dello studio all’Università di Vienna. I risultati suggeriscono che la composizione del microbioma non sia determinata soltanto da dieta, farmaci e stile di vita, ma anche dalla trasmissione tra persone. La scoperta potrebbe avere conseguenze importanti per la medicina del microbioma: anziché considerare un’intera specie come un’unica entità, i ricercatori potrebbero concentrarsi sulle popolazioni specifiche associate alla salute o alla malattia.

Questa maggiore precisione potrebbe migliorare l’identificazione di biomarcatori e favorire, in futuro, trattamenti capaci di sostenere i batteri benefici e contrastare quelli associati a effetti dannosi. Il prossimo obiettivo sarà identificare i geni che distinguono le diverse popolazioni e capire quali funzioni biologiche determinano queste differenze.

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