IL CONCETTO DI "PICCOLO": I NANOBATTERI
di Daniela Bortoluzzi
per Edicolaweb
 

I nostri lettori devono ormai aver familiarizzato col Principio Ermetico: "Come in alto, così in basso". In buona sostanza, questo concetto spiega che ogni forma inferiore rispecchia la stessa realtà di quelle superiori, e che quanto è vero ai livelli più alti lo è altrettanto a quelli più bassi.

Il filosofo greco Democrito include questo identico principio nella sua spiegazione dell'atomo e molto più tardi lo ritroviamo nella novella filosofica "Micromega", scritta da Voltaire. Antoine van Leeuwenhoek scoprì, con il suo rudimentale microscopio, gli "animalcules" in una goccia di acqua stagnante; la sua scoperta consentì più tardi a Pasteur di individuare i germi. In seguito si arrivò anche alla scoperta dei virus, al bombardamento dell'atomo, al microscopio elettronico, alla scoperta del DNA da parte di Watson e Crick ed alla particella atomica chiamata "quark".
Poi, inaspettatamente, una probabile nuova forma di vita fu individuata qualche anno fa in mezzo ai rifiuti chirurgici (più precisamente tra "arterie calcificate e non calcificate, placche arteriose e valvole cardiache") di due ospedali americani. Se ciò sembra assurdo, ricordo che il fosforo fu scoperto bollendo quantità industriali di urina e che la muffa da cui proviene la penicillina fu vista crescere sul pane. La grande scienza proviene da sempre, stranamente, dai luoghi più impensati.
Comunque, prima che venissero casualmente individuati tra i rifiuti, i nanobatteri erano già stati dibattuti: la prima volta, nel 1988, in un articolo di Richard Y.Morita, intitolato "Biodisponibilità di energia e sopravvivenza della fame in natura", apparso nel n° 34 del Canadian Journal of Microbiology e, finalmente, nel 1997 nell’articolo del fisico americano Robert L.Folk: "Nanobatteri: non sono finzioni, ma allora cosa sono?", pubblicato il 4 marzo da "Natural Science" e destinato a fare scalpore. Folk descrive come la sua voglia di restare in Italia per godersi il la buona cucina e il sole, si sia trasformata in un percorso, del tutto imprevisto, di ricerche e di scoperte. Ecco il testo dell'articolo:

"L'importanza dei nanobatteri nel mondo mineralogico è venuta alla luce grazie a una buona dose di fortuna, alla curiosità e a una casuale lettura. Da parte mia non c'era assolutamente alcun piano di ricerca di nuove forme di vita, altrimenti con un'idea del genere avrei ‘coinvolto’ economicamente molte fondazioni nazionali... stavo unicamente cercando un pretesto per continuare a lavorare in Italia nel campo delle ricerche, per godere il cibo e il modo di vivere italiani; così mi venne l'idea di lavorare sul ‘travertino’ (un calcare biancastro e generalmente poroso che si forma in prossimità di sorgenti, laghi e ruscelli, usato a Roma da 2000 anni come pietra da costruzione)."
Quando iniziò quelle ricerche sul travertino, che avrebbero rivelato al mondo il ruolo completamente inaspettato dei batteri di grandezza normale nel travertino di Tivoli, in particolare di quelli chiamati zolfo-ossidanti, era il 1979 e Robert Folk, professore di petrologia sedimentaria al dipartimento di Scienze Geologiche dell'Università di Austin in Texas, stava lavorando con il Prof. Henry S. Chafetz dell'Università di Houston.
Dopo qualche tempo, dovendo ritornare negli Stati Uniti, il Prof. Folk interruppe le sue ricerche per riprenderle nel 1988, quando tornò in Italia per studiare il travertino di Viterbo. Un giorno, mentre stava analizzando alcuni campioni ingranditi 100.000 volte, fu sorpreso da un mucchio di piccole protuberanze sferiformi. Per prima cosa li scartò pensando che fossero manufatti da laboratorio (probabili preparativi di campioni o di contaminazione), dimenticando di essere ancora uno dei pochi scienziati a disporre di un microscopio a scansione elettronica (SEM), e che era altamente improbabile, quindi, che altri scienziati avessero già studiato quei minerali e quelle pietre con un SEM...
Dopo un anno di perplessità, una casuale lettura della rivista "Microbiology" confermava l’esistenza di molte piccole cellule chiamate "Ultramicrobatteri". Il successivo lavoro con il SEM, fece lentamente nascere in lui la convinzione che nei minerali fossero sepolte abbondanti cellule di questa microscopica grandezza... e che alcuni campioni di minerali potessero essere completamente composti di nanobatteri appiccicati uno all’altro. Esaminando un cristallo o un minerale, capitava infatti che a volte solo una porzione di esso fosse zeppa di nanobatteri e che altre parti ne fossero vuote, dando così l'idea di "manufatti" o "che quello fosse il modo naturale in cui i minerali si dissolvono". Inoltre, le loro formazioni in catene e a grappolo attestavano ulteriormente il loro vero status vivente...
Dopo aver puntualizzato che per questa ricerca non si era avvalso di finanziamenti e aveva usato esclusivamente le sue risorse finanziarie, nell’articolo descrisse il silenzio di sasso dei colleghi durante la prima presentazione della sua scoperta, nel 1992.
Dichiarando che i batteri isolati misuravano da 50 a 200 nanometri (un nanometro misura un miliardesimo di metro), vale a dire 1/10 di diametro e 1/1000 di volume di quelli normali, le sue affermazioni fecero l’effetto di un’eresia, dato che fino a quel momento si era sempre ritenuto che i batteri non potessero bio-funzionare sotto la soglia di 200 nanometri. Per nulla impressionato dalla reazione palesemente ostile dei colleghi, il Prof. Folk produsse a quel punto una serie di esempi fotomicrografici di nanobatteri, presi non solo dal suo lavoro sul travertino, ma anche da alcuni campioni coltivati da lui stesso ad Austin in Texas, lasciando un tubo di alluminio sotto il rubinetto dell’acqua per una settimana.
Come se questo non bastasse a chiarire il concetto, il fisico proseguì affermando: "si può tranquillamente dire che i campioni potrebbero essere stati trovati sia in pietre di 2 miliardi di anni fa, sia in pietre giovani, e che sono della stessa caratteristica, come taglia e forma, di alcune di quelle trovate su Marte". Ricordò anche un articolo di McKay apparso sul n. 273 di Science, intitolato: "Ricerca di vita passata su Marte: possibile reliquia di attività biogenetica nel meteorite marziano ALH84001."
Ricapitolando, il Prof. Folk affermò i che nanobatteri sono strutture cellulari vive, possono essere coltivati, e si trovano non solo nelle rocce terrestri nuove o vecchie, ma anche in quelle che un tempo erano su Marte.

All’interno dell’articolo ci sono tre notizie di grande importanza al fine di capire la controversia sui nanobatteri.

• La prima si trova nella parte dove vengono elencate le pietre trovate. Si legge: "Studi preliminari implicano che quel nanobatterio abbia avuto un ruolo attivo nella ruggine del ferro, nel 'verderame' e nella solubilità dell'alluminio. Contribuisce anche a ostruire i tubi con l’aumento di livello minerale e sembra essere coinvolto nel costruzione del CaCO3 dei gusci delle vongole, della foraminifera, e anche delle uova degli uccelli."
• La seconde riguarda il suo punto di vista del perché i nanobatteri siano stati ignorati così a lungo: "Probabilmente la ragione principale è che i microbiologi non hanno alcun interesse alla presenza di qualche tipo di batterio nel terreno o nelle rocce: per cinquant’anni c’è stato il dogma microbiologico che ‘non esistono batteri inferiori a 200 nanometri’ (0,2 micrometri)". Commenta che questo limite corrisponde effettivamente a quello che può essere osservato con un microscopio ottico per controllare il livello delle culture batteriche e che per anni si è dato per scontato che un filtro di questo tipo dovesse impedire ai batteri di passare. Secondo lui, quei pochi geologi che investigano seriamente sulle interazioni tra batteri e minerali, hanno evidentemente seguito questa metodologia e anche loro, durante le analisi con il SEM, hanno interpretato come "campioni contaminati" quelle strane formazioni. La sua valutazione è pungente: "Osservate quello che state cercando e abbiate fede in esso! I nanobatteri potrebbero essere la Sostanza Scura dell'Universo Biologico e avere effetti enormi che finora non sono stati visti o riconosciuti."
• Il terzo importante punto da evidenziare, è che il lavoro del Prof. Folk sui nanobatteri nei carbonati avrebbe indotto il Dr. Chris Romanek, biogeochimico della Nasa, ad applicare tecniche di questo tipo al meteorite marziano ALH84001 trovato in Antartide, di cui abbiamo parlato in precedenza.

L’articolo continuava con il racconto della conferenza di Folk. Alla richiesta di Romanek se fosse stato possibile rilevare l’evidenza di un’esplosione di vita extraterrestre sul nostro pianeta, costui fu letteralmente aggredito da alcuni biologi che il Prof. Folk etichettò mirabilmente davanti a tutti come "incognoscenti", cioè ignoranti, che non avevano idea delle ricerche svolte da lui per sei anni, e che si precipitavano a congedarle usando i soliti vecchi argomenti: "sono troppo piccoli per essere batteri, quindi si tratta di manufatti".
Non sapevano ancora che Folk era in possesso di immagini inedite di nanobatteri prese dalla pietra lavica dell’Etna, e che stava realizzando, dettaglio dopo dettaglio, quelle del lavoro del Dr. Chris Romanek Inoltre, dopo aver esaminato i campioni presi da una meteorite trovata in Messico nel 1969, ad Allende, lui e i suoi colleghi avevano trovato anche dei nanobatteri a grappolo.
Folk sottolineò le implicazioni delle sue scoperte - qui riassunte - e invitò la scienza all'azione lanciando una sfida: "Se l'idea dell'ubiquità e dell'inglobamento della biomassa di nanobatteri sulla Terra (e forse anche nello spazio) è giusta, questo implica enormi implicazioni per la chimica della superficie terrestre in microbiologia e in medicina, come potenziale fonte di geni o per scoprire in anticipo le cause delle malattie... o forse l'idea è tutta una fesseria. Ma credetemi, le piccole particelle esistono davvero, rappresentano una forma di ‘quasibiont’ (ciò che è vivo in qualche senso o grado) e qualche biologo deve dirci cosa sono realmente".

A causa di un articolo apparso nella rivista medica "American Journal of Physiology: Cuore e Fisiologia Circolatoria", intitolato: "Evidenza di strutture simili a nanobatteri in arterie calcificate e non calcificate, e valvole cardiache umane", scritto dal Dr. John Lieske della Clinica Mayo di Rochester, i medici della Clinica Mayo furono definiti predicatori di eresie scientifiche. L'articolo fondamentalmente diceva: "...sono state isolate alcune minuscole strutture simili a cellule, individuate in rifiuti chirurgici... ...messe in cultura, si sono auto-replicate... ...potrebbero essere identificate come anticorpi e spirali del DNA...".
Le reazioni a un articolo basato su quattro anni di ricerca, mostrarono la scienza sotto la peggior luce possibile. Basti pensare a queste due dichiarazioni riportate dai media:

• "Io non credo affatto che questa cosa sia vera. Sarebbe la fusione fredda della microbiologia" (Jack Maniloff dell'Università di Rochester);
• "Ci saranno sempre persone che tentano di mantenere in vita teorie di questo tipo. E lui è una di queste" (John Cisar del NIH, Istituto Nazionale della Salute).

Jack Maniloff era ben lungi dall'essere un osservatore imparziale, perché i suoi articoli riportavano che era stato proprio lui e la sua équipe a mettere in evidenza che una cellula non poteva essere più piccola di 140 nanometri... e continuare a "funzionare" bene!
La sfida lanciata da lui e da John Cisar, venne raccolta nel 1998 da Olavi Kajander e dal Premio Nobel Dr. Neva Ciftcioglu dell'Università di Kuopio in Finlandia, i quali dichiararono di aver trovato dei nanobatteri nei calcoli di un rene umano, circondati da un minerale ricco di calcio chiamato apatite. La scoperta era partita dall’isolamento di queste nanoparticelle nel sangue umano e bovino; diedero a questo nuovo nanobatterio il nome di "Nanobacterium Sanguineum", e dissero di averlo coltivato e di avere identificato una sequenza unica di DNA.
A quel punto entrò in disputa Jack Maniloff, non solo, ma lo fece anche John Cisar, che con la sua équipe pubblicò nel 2000 un documento in cui dichiarava che il DNA trovato dalla squadra finlandese non era altro che contaminazione da un batterio normale, e che l'auto-replica era un normale fenomeno di crescita del cristallo.
L’immediata risposta a questa dichiarazione fu molto aspra. Jorgen Christoffersen, studioso di biomineralizzazione all'Università di Copenaghen, dichiarò che parlare di auto-propagazione dell'apatite è un controsenso scientifico. Nonostante questo, tuttavia, il documento di Cisar fu considerato "sacrosanto" e subito "miracolosamente" accettato, così da poter rovinare non solo tutto il lavoro della squadra finlandese, ma anche qualunque altro anche solo lontanamente simile a quello; una situazione esacerbata dal fatto che la squadra finlandese possedeva una serie di brevetti e un'industria farmaceutica, dove produceva anche specifici kit per il rilevamento dei nanobatteri: la Nanobac Life Scienze a Tampa in Florida. La Clinica Mayo, invece, non possedeva né brevetti, né industrie...
L’équipe finlandese continuò le ricerche e trovò probabili nanobatteri in aneurismi calcificati, placche arteriose e valvole cardiache, e nemmeno una volta in assenza di calcificazione. Il metodo era stato di ridurre in poltiglia gli esemplari, passarli attraverso un filtro di 200 nanometri, quindi mettere il filtrato al centro alla cultura. Dopo alcune settimane, la densità ottica della cultura aveva raddoppiato, indicando di essersi auto-replicata. Senza l’aggiunta del filtrato, invece, era rimasta costante. Quando le particelle della cultura apparentemente in crescita erano state spogliate dei minerali ed esaminate con il SEM, si erano visti i nanobatteri. Il team riportò anche che le culture del filtrato avevano assorbito urididina, un elemento fondamentale del RNA (acido ribonucleico), e che le stesse, poste su particelle di DNA con segno positivo, avevano "incamerato" un anticorpo prodotto dalla Nanobac.
In un'intervista, un membro del team della Mayo, Virginia Mugnaio, disse che la squadra finlandese aveva recuperato le sequenze di RNA e DNA, ma che non era ancora pronta per presentare l'evidenza scientifica. "Noi siamo conservatori" dichiarò "e questo ha fatto rimanere in piedi il nostro team in un buon posto."
In un ulteriore colpo di scena, il microbiologo Yossef Av-Gay, assunto dalla Nanobac per scoprire il funzionamento dei nanobatteri, dichiarò: "La storia sembra iniziare a muoversi verso l'idea che queste nanoparticelle (più piccole di certi virus) non siano batteri, ma una nuova forma di vita. Nel frattempo, noi qui gradiremmo sapere come mai né la comunità biomedica, né i giornalisti del settore scientifico, abbiano pensato di collegare la palese connessione tra il lavoro del Prof. Folk sul coinvolgimento dei nanobatteri nel tubo tappato dalla ‘crescita’ minerale e le scoperte molto ben studiate e documentate dal Dr. John Lieske della Clinica di Mayo, sugli aneurismi calcificati, le arterie e le placche arteriose che contenevano nanobatteri. Senza la calcificazione, non avevano trovato mai alcun nanobatterio! Era così difficile capire?"

Più tardi, a seguito dell’effetto mediatico delle galoppanti notizie sui nanobatteri, alcuni ricercatori della Nasa pensarono di associare ai nanobatteri una ricorrente insorgenza di calcoli renali negli astronauti. C’era infatti il sospetto che il fatto di essere sottoposti a missioni di lunga durata, accelerasse nei loro reni la probabilità di questo tipo di calcificazioni.
Dopo una serie di esperimenti, questi ricercatori oggi sostengono che i nanobatteri sono responsabili dell’aggregazione di minerali nelle vie urinarie, aprendo così nuove vie di ricerca nella calcolosi renale umana. In alcuni esperimenti in assenza di gravità, inoltre, è stato osservato un tempo di moltiplicazione cinque volte superiore alla media...
E benché ci sia ancora qualche scettico che ne nega l’esistenza, questi organismi sono stati associati a molte gravi malattie, tra cui certi tipi di tumore (come quello alle ovaie) e il morbo di Alzheimer.
Secondo il Dr. Andrei Sommer dell’Università tedesca di Ulm, e il Prof. Chandra Wickramasinghe (insigne astronomo di fama mondiale della Cardiff University in Inghilterra), potrebbero essere responsabili di alcune malattie letali che si propagherebbero attraverso l’atmosfera terrestre a livello globale, dopo essere state rilasciate dall’urina umana e ritornate in circolo con la pioggia. In particolare questo è emerso dopo aver esaminato alcuni campioni di atmosfera della città indiana di Hyderabad, mediante palloni specifici.
Nel 2002 la rivista Nature rese noto che il Dr. Karl Stetter, cattedra di microbiologia all’Università tedesca di Regensburg, aveva scoperto un nuovo nanobatterio, il Nanoarcheum Equitans, in campioni prelevati in una sacca idrotermale del Pacifico, situata a 120 metri di profondità al largo dell’Islanda. In seguito scoprì anche il batterio Ignicoccus, la cui membrana plasmatica era formata da colonie di 30-50 nanobatteri dal diametro medio di 400 nanometri.
Attualmente, dopo le prime scoperte del Prof. Robert Falk del 1989, i nanobatteri non sono più sconosciute e improbabili formazioni di qualche tipo, ma è stato dimostrato che possono formarsi nel corpo umano, in cristalli e in rocce terrestri, in quelle meteoritiche, e perfino nell’atmosfera e nella placca dentale.
Anche se paradossalmente esiste ancora un fronte del "no", queste microscopiche nanoparticelle sono un monito scientifico a tutti quei ricercatori "rivoluzionari" che hanno avuto il coraggio di accettare la sfida di Galileo e "guardare dentro al cannocchiale". Grazie a questi, che fortunatamente continuano imperterriti in tutto il mondo, le scoperte continueranno ad aumentare.
In questa Era biotecnologia, siamo comunque prossimi a evidenze biologiche tali, che molti postulati verranno spazzati via e sarà dato spazio alla verità.
Il Nanobatterium Sanguineum, scoperto nel 1998 da Olavi Kajander e da Neva Ciftcioglu dell'Università di Kuopio in Finlandia, è stato recentemente riconosciuto come "nuova malattia infettiva". È in grado di provocare infezioni coronariche e altre malattie vascolari. I suoi RNA, DNA e i profili dei lipopolisaccaridi (LPS) sono stati accuratamente mappati...

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