Dai microbi antartici che amano il sale maggiori conoscenze sull’evoluzione dei virus

Un plasmide infetta i microbi della stessa specie e si replica nei nuovi ospiti

[23 Agosto 2017]

Da tempo gli scienziati dell’università del New South Wales (Unsw) studiano i microbi in alcuni dei laghi più salati dell’Antartide e hanno scoperto un nuovo modo utilizzato da questi piccoli organismi per condividere il DNA che potrebbe veli aiutati a crescere e sopravvivere.

Ora hanno pubblicato su Nature Microbiolog lo studio “A plasmid from an Antarctic haloarchaeon uses specialized membrane vesicles to disseminate and infect plasmid-free cells”  basato  su 18 mesi di campionamento dell’acqua in remote località antartiche, anche durante il freddissimo inverno antartico, che potrebbe fare nuova luce sulla storia evolutiva dei virus.

Il team della Unsw ha inaspettatamente scoperto un ceppo di microrganismi amanti del sale antartico contenente plasmidi: piccole molecole di DNA che possono replicarsi indipendentemente in una cellula ospite e che spesso contengono geni utili a un organismo.

Ricardo Cavicchioli, che ha guidato il team di ricerca, spiega che «Mentre i virus hanno una struttura protettiva di natura proteica chiamata capside, i plasmidi sono pezzi di DNA ‘nudi’, e generalmente si muovono da cellula a cellula per contatto, o almeno questo è ciò che si credeva finora. Ma i plasmidi che abbiamo trovato nei microbi antartici, denominati pR1SE, si proteggono come i virus grazie a una vescicola, costituita dalle stesse proteine che si trovano nella membrana dell’ospite. Una volta rilasciata dagli Archea, la vescicola permette al plasmide di infettare microbi della stessa specie, in cui non siano già presenti altri plasmidi, e quindi di replicarsi nei nuovi ospiti».

La principale autrice dello studio Susanne Erdmann  sottolinea: «Questa è la prima volta che questo meccanismo è stato documentato. E potrebbe essere un precursore evolutivo di alcuni degli involucri  protettivi più strutturati che i virus hanno sviluppato per aiutarli a diffondersi e diventare degli invasori di successo. Questa constatazione suggerisce che alcuni virus potrebbero essersi evoluti dai plasmidi»

I microbi antartici studiati dai ricercatori sono chiamati haloarchaea e sono noti per essere promiscui, dato che si scambino rapidamente il DNA tra di loro. Possono sopravvivere nel Deep Lake, un lago profondo 36 metri, così salato da rimane allo stato liquido fino a meno di 20 gradi di temperatura. Il lago, che si trova a circa 5 chilometri dalla stazione antartica australiana Davis, si è formato circa 3500 anni fa.

Microbi haloarchaea contenenti i plasmidi erano già stati isolati da campioni di acqua molto rari raccolti alle isole Rauer,  circa 35 km dal Deep Lake.

Cavicchioli conclude: «Abbiamo anche scoperto che i plasmidi potrebbero prendere un po’di DNA dal microbo ospitante, integrarlo nel proprio DNA, produrre vescicole a membrana intorno a se stessi e poi mandarle a infettare altre cellule. I risultati sono quindi rilevanti per la scienza antartica e per la biologia nel suo insieme».