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Quammen e l’«albero intricato» della vita

Quammen e l’«albero intricato» della vitaUn baobab vicino al villaggio di Birnin Yaro in Nigeria – George Osodi /Ap-LaPresse

L'intervista L’autore di «Spillover» esplora nel suo nuovo libro le connessioni genetiche virali e la convergenza delle specie. Il trasferimento genico orizzontale trasmette l’ereditarietà tra i vari regni animali e non solo in verticale dai genitori alla prole. Per questo l’8% del nostro Dna viene dai virus

Pubblicato più di 4 anni faEdizione del 28 maggio 2020

David Quammen, autore di Spillover, durante questi mesi di lockdown è stato protagonista di molte interviste, rilasciate dal suo computer di casa, in Montana.

Oggi è in uscita il suo nuovo libro, L’albero intricato (Adelphi), nel quale traccia la storia della scienza evolutiva da Darwin agli studi degli ultimi decenni e trasporta il lettore in un mondo di scoperte sulla genetica degli esseri viventi, inclusi noi esseri umani.

Dopo Spillover, abbiamo intervistato Quammen sulle implicazioni di queste scoperte, sul collegamento tra il nostro genoma e le infezioni, sia di tipo batterico che virale, abbiamo approfondito altri aspetti del SARS-CoV-2 che causa la Covid-19 ed esplorato come l’«Albero intricato della vita» ha ridefinito la comprensione dell’identità genetica umana.

Allora, come sta? È stanco di essere intervistato?

Beh – ride – no, è importante e sono grato per la possibilità di diffondere i messaggi che sono in Spillover. Ora parleremo de L’albero intricato, quindi questo cambio di ritmo è un bene.

Nel suo libro parla di un processo fondamentale per comprendere l’evoluzione di tutte le specie, il trasferimento genico orizzontale (HGT horizontal gene transfer, nda). La scienza ha svelato uno dei segreti più grandi dell’evoluzione: i geni non si muovono solo verticalmente, quindi da una generazione all’altra, ma, come scrive nel libro, si muovono anche lateralmente, in orizzontale, scavalcando i confini delle specie. Può parlarci di come è arrivato a scrivere di questo processo?

Di questo processo, il trasferimento orizzontale dei geni, la maggior parte delle persone non ha mai sentito parlare. Io scrivo di biologia in continuazione e non ne avevo mai sentito parlare.

Nel 2013, dopo aver pubblicato Spillover negli Stati Uniti, stavo cercando il mio prossimo progetto e mi è capitato di leggere qualcosa sul trasferimento genico orizzontale e ho pensato: Cosa? Un trasferimento genico orizzontale? Ho scoperto che è stato molto importante nella storia della vita e continua ad essere importante anche per la comprensione dell’identità e la salute umana.

Ma è così contro intuitivo, così strano e così astratto che non riuscivo a capire come avrei potuto scrivere un libro su questo argomento e a farlo in modo che il pubblico avrebbe voluto leggerlo.

Poi mi sono imbattuto nella storia di un uomo, Carl Woese, a cui ora mi riferisco come al più importante biologo del ventesimo secolo, di cui non avete mai sentito parlare. Ha scoperto un metodo completamente nuovo per comprendere la storia dell’evoluzione sulla terra, in particolare la storia antica, e il suo metodo ha portato a quest’idea di disegnare l’albero della vita usando la biologia molecolare e questo ha messo in prospettiva il trasferimento genico orizzontale.

 

Un albero d’acciaio del Nelson-Atkins Museum of Art a Kansas City, Missouri (Usa), foto Ap

 

Cos’è il trasferimento genico orizzontale e come avviene?

È il movimento dei geni, di materiale genetico, lateralmente da una specie all’altra, da un regno della vita all’altro. Sembra che sia impossibile.

Ci è sempre stato detto che quel materiale genetico, l’ereditarietà, si sposta verticalmente dai genitori alla prole, mentre questo si sposta orizzontalmente oltre i confini delle specie. La semplice spiegazione di come ciò avvenga la troviamo in un termine che gli scienziati hanno coniato negli anni ’50: l’eredità infettiva.

Quindi, per capire il trasferimento genico orizzontale la prima cosa a cui pensare è l’infezione; il fatto che batteri e virus possono portare con sé materiale genetico quando infettano un altro essere vivente e possono inserire quel materiale genetico nel genoma di quell’essere vivente, anche infettando le cellule riproduttive, come le cellule germinali, quindi nei testicoli o nelle ovaie.

È molto più complicato di così, ma questo è il primo passo verso la comprensione del trasferimento genico orizzontale. L’eredità infettiva.

Un virus, per esempio, può raccogliere materiale genetico in un essere vivente e poi trasportarlo e infettarne un altro. Se il virus entra nelle cellule riproduttive, può inserire quel materiale lì, i nuovi geni, nelle cellule riproduttive. Così diventa ereditario.

 

Tanzania, foto Ap

 

L’8% del nostro Dna deriva dalla trasmissione virale, lo scrive nel suo libro. Quali sono le implicazioni?

Sì, l’8% del genoma umano deriva da quelli che vengono chiamati retrovirus endogeni, i retrovirus che hanno infettato l’uomo e inseriscono il loro Dna nel genoma umano e in alcuni casi è stato molto benefico e importante per l’evoluzione umana.

In particolare, il caso che ho descritto nel libro, quello più drammatico, è il caso di un gene che si chiama sincitina-2, ed è responsabile nell’essere umano della creazione di una membrana tra la placenta e il feto durante la gravidanza. Senza quella membrana, la gravidanza nell’essere umano sarebbe impossibile, non potrebbe avere successo, perché quella membrana tra la placenta e il feto trasporta le sostanze nutritive dal sangue della madre al feto per aiutarlo a svilupparsi, e trasporta i prodotti di scarto verso la placenta in modo che la madre possa liberarsene nelle urine.

È molto importante per la gravidanza. E questo a causa di un’infezione virale e del trasferimento genico orizzontale.

 

Charles Darwin nel 1875

 

C’è una parola chiave nel suo libro: convergenza. Questo concetto ci ha permesso di studiare l’evoluzione della vita non più come un albero in senso tradizionale, come spiega nel suo libro, ma come qualcosa di diverso, un concetto di albero ridefinito. Come siamo passati dalla teoria classica dell’evoluzione di Darwin al trasferimento genico orizzontale?

Secondo la teoria classica di Darwin, l’albero della vita ha tronco e rami sempre divergenti. La vita proviene da un’unica fonte. Per molto tempo abbiamo pensato che ci fossero solo due regni, da un lato i batteri, le cellule singole e semplici, e dall’altro tutto il resto, gli animali, le piante che hanno cellule complesse e nuclei cellulari.

Anche la figura che rappresentava tutto questo nell’Origine delle specie di Darwin, quando fu pubblicata per la prima volta, fu chiamata il diagramma della divergenza. Quindi era tutta una questione di divergenza, nel tempo, che creava diversità biologica.

Poi alla fine dell’Ottocento e all’inizio del Novecento, un paio di scienziati visionari hanno iniziato a suggerire che ci fossero alcuni casi di convergenza, per esempio, nell’origine delle cellule complesse di cui siamo fatti, compresi i cloroplasti nelle piante che permettono loro la fotosintesi e i mitocondri in tutte le cellule complesse che ci permettono di impacchettare l’energia per processi complessi. E questo significava che c’era un punto di convergenza tra la linea dei batteri e la linea delle «creature complesse».

L’albero della vita non ha tronchi e rami divergenti, ma alcuni di questi rami fluiscono verso altri e questo non accade con gli alberi in natura.

 

 

È per questo che il titolo del libro è «L’albero intricato».

Il titolo, per cinque anni, mentre ancora lavoravo al libro, era: L’albero della vita non è un albero. Uso questa frase nel libro: «l’albero della vita non è un albero».

Quando finalmente ho consegnato il libro, il mio editore della casa editrice qui negli Stati Uniti ha detto: «Amo il libro, ma abbiamo bisogno di un nuovo titolo. Questo titolo è un paradosso». E ho risposto: Sì, lo so che è un paradosso. E dovrebbe esserlo». E loro hanno detto di no, che lettori hanno paura dei paradossi e così è diventato L’albero intricato.

Un altro argomento del libro è la mutazione dei virus. Ne abbiamo sentito parlare molto anche in relazione al SARS-CoV-2 che causa la Covid-19. Può spiegare come funziona la mutazione di un virus? E quali sono le conseguenze?

Questa è una domanda molto importante. Tutti i virus mutano mentre si replicano. E questa è semplicemente una questione di piccoli “errori” che vengono fatti mentre il genoma virale si copia per creare nuove particelle virali – piccoli errori nell’alfabeto del Rna, ovvero i suoi componenti che sono simboleggiati da quattro lettere che si ripetono più e più volte con combinazioni diverse. E se il virus commette un errore nel copiare una lettera, allora si tratta di una mutazione – piccoli cambiamenti.

Alcuni virus sono virus Rna, altri virus sono virus Dna. I coronavirus mutano piuttosto rapidamente perché sono virus Rna, con un solo filamento. Il Dna a doppio filamento è più stabile e si copia più accuratamente, mentre i virus Rna a filamento singolo sono notoriamente più soggetti a mutazioni.

E questo è uno dei motivi per cui i coronavirus erano in cima alla lista dei virus di cui avremmo dovuto preoccuparci. Il fatto che un virus stia mutando, tuttavia, non significa che il virus si evolva in una particolare direzione.

E gli scienziati, quelli di cui mi fido, che stanno osservando il genoma del SARS-Cov-2 e lo stanno campionando da luoghi diversi, in tempi diversi e da diversi casi umani, hanno detto che questo virus non si sta evolvendo molto. Le mutazioni in alcuni casi sono solo un vicolo cieco, quindi il virus può mutare, ma la versione mutata potrebbe non essere una versione riuscita.

Perché questo virus sta mutando ma non sta evolvendosi? La risposta è che un virus, come qualsiasi altra creatura, si evolve in risposta alle sfide di un ambiente, ai cambiamenti di un ambiente, per avere più successo. Questo virus ha già così tanto successo che si è già adattato all’ambiente del corpo umano e non ha bisogno di evolvere molto.

 

I ciliegi in fiore in Maryland (Usa) durante l’epidemia di Covid-19, foto Ap

 

L’ultima volta che abbiamo parlato ha spiegato che secondo alcuni nuovi studi i pipistrelli sono un ospite ideale per i coronavirus perché il loro sistema immunitario è attenuato in modo che siano più “tolleranti” nei confronti del virus. Pensa che l’immunità dei pipistrelli ai coronavirus abbia qualcosa a che fare con il trasferimento genico orizzontale?

In effetti sembra che i pipistrelli abbiano la capacità di ignorare il virus, il loro sistema immunitario ha imparato ad ignorarlo. Mi piacerebbe credere che sia vero un collegamento tra l’immunità dei pipistrelli ai coronavirus e il trasferimento genico orizzontale.

Sarebbe davvero interessante. E collegherebbe molto bene i miei due libri, Spillover e L’albero intricato. Ma non ne ho ancora visto le prove. Lo studio di ciò che sta accadendo con l’evoluzione del sistema immunitario nei pipistrelli è agli albori. Per quanto ho potuto vedere, nessuno ha ancora dimostrato che questi virus, come i coronavirus, trasferiscono parte del loro Dna nel genoma del pipistrello, in modo che il pipistrello abbia meno probabilità di dire al suo sistema immunitario di attaccare quel virus. L’ipotesi che stai descrivendo è quindi un’ipotesi interessante ma non ho ancora visto alcuna prova di questo.

Tra i virus che hanno causato le epidemie più recenti qualcuno è collegato al processo di trasferimento genico orizzontale? Inseriscono il loro genoma nell’ospite che infettano?

L’HIV che causa l’AIDS, ma non nel genoma, bensì nelle cellule immunitarie. Poiché l’HIV è un retrovirus, copia il proprio genoma nelle cellule immunitarie e poi, quando le cellule immunitarie si replicano, replicano anche il genoma virale. E questo aiuta l’HIV a diffondersi nel corpo di una persona.

Dopo aver letto L’albero intricato mi sono imbattuta in uno studio secondo cui il trasferimento genico orizzontale può facilitare la diffusione di nuove epidemie causate da infezioni batteriche. Lo studio fa riferimento alla resistenza agli antibiotici, di cui lei parla nel libro. Di che si tratta?

I batteri attivano un processo per cui possono scambiare sezioni del loro genoma da una particella batterica a un’altra, da un batterio a un altro, anche se si tratta di batteri di specie diverse. Questo processo è chiamato coniugazione.

È uno dei tre meccanismi principali per il trasferimento genico orizzontale ed, essenzialmente, alcuni lo chiamano “sesso batterico” come metafora, anche se non è proprio sesso.

C’è una sorta di cordone ombelicale che va da una particella batterica all’altra, e poi c’è un pacchetto di DNA che viene “spruzzato” nel secondo batterio diventandone parte.

E una delle capacità geniche che questo processo può far acquisire è la resistenza agli antibiotici. Ecco perché la resistenza agli antibiotici si diffonde così rapidamente in tutto il mondo.

L’escherichia coli, per esempio, può passare quella resistenza in un istante alla salmonella, un diverso tipo di batterio, o allo stafilococco, un altro tipo di batterio ancora.

 

Laboratorio di biologia in Italia, foto Ap

 

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, la resistenza agli antibiotici è una delle principali minacce alla salute globale. Anche se dirlo nel bel mezzo di una pandemia è quasi un paradosso…

Sì, è vero – ride – no, effettivamente è un gran problema e non se ne andrà solo perché per ora siamo preoccupati per la Covid-19.

I nostri antibiotici rischiano di diventare obsoleti?

Alcuni scienziati dicono che, sì, gli antibiotici stanno diventando obsoleti perché non possiamo crearne di nuovi alla stessa velocità con la quale i batteri stanno acquisendo resistenza.

Le infezioni batteriche da parte di batteri resistenti agli antibiotici stanno già uccidendo molte persone, decine di migliaia di persone, e questo solo negli Stati Uniti.

Ma se questa tendenza continua e non riusciamo a sviluppare nuovi antibiotici così velocemente come i batteri acquisiscono resistenza, allora gli antibiotici diventeranno obsoleti. E dovremo trovare nuovi modi per affrontare le infezioni batteriche, anche se non so quali saranno.

 

Nell’ospedale di Bergamo ad aprile 2020, foto LaPresse

 

Sta scrivendo un libro sulla Covid-19?

Sì. Ero impegnato in un libro sul cancro e l’evoluzione, un campo molto interessante. E sono stato in Tasmania per tutto il mese di febbraio a fare ricerche sugli aspetti di quel libro, perché la Tasmania è una parte importante di quella storia, quando è iniziato il caos della Covid-19.

E poi, a marzo, il mio editore qui negli Stati Uniti, mi ha suggerito di metterlo da parte e fare un libro su questa pandemia.

La mia prima reazione è stata pensare che ci saranno centinaia di libri sulla Covid-19 e a me invece piace scrivere di cose di cui altri in quel momento non si occupano. Ma poi ho anche riflettuto sul fatto che nessuno sta pensando ad altro che alla Covid-19 ed è una mia responsabilità e io ho un vantaggio in partenza per aver scritto Spillover. Così, ok, farò un libro sulla Covid-19 e cercherò di scrivere un libro diverso dagli altri libri. E in Italia verrà pubblicato sempre da Adelphi.

Può anticipare qualcosa su questo futuro libro?

Mi interessa trovare la risposta ad alcune domande. Forse ne ho già parlato nell’altra intervista, mi interessa molto sapere per esempio cosa è successo in Italia.

Perché la Lombardia è stata colpita così duramente? Voglio capire come la Corea del Sud e Singapore hanno affrontato il virus in modo molto efficace all’inizio. Voglio capire cosa è successo in Cina. Voglio capire perché gli Stati Uniti hanno fatto così poco per tenere sotto controllo la situazione e perché siamo i leader mondiali di casi e vittime.

Sono interessato alle origini del virus, un virus da un pipistrello. È un virus da un pipistrello che è arrivato agli esseri umani attraverso il pangolino? Il pangolino, l’animale selvatico più trafficato al mondo, è portatore di molti coronavirus. Quindi sono molto interessato alle origini e all’evoluzione del virus.

E alle domande che mi hai posto tu, se questo tipo di virus ha una capacità di mutare così tanto, perché non si sta evolvendo?

E infine, i vaccini. La storia davvero interessante sarà quella di capire, tra le centinaia di vaccini che stanno sviluppando, quale sarà quello che funzionerà.

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