Progetti di un Ebola virus

Di Dario Faccini

Salve,

mi presento, sono uno Zaire ebolavirus, ma tu Homo sapiens puoi chiamarmi semplicemente ZEBOV. Hai parlato molto di me ultimamente, a volte anche un po’ a sproposito e dimenticando sempre di riportare il mio punto di vista. In particolare ti sei dimenticato un aspetto molto importante: anche se sono giovane, non agisco impulsivamente, seguo le leggi della natura che mi danno una direzione da seguire e mi indicano cosa sarò da grande.

Ecco quindi l’argomento di cui ti voglio parlare: i miei progetti futuri.

Ebola 20 weeks
Nuovi casi clinici di febbre emorragica (Ebola Virus Desease, EVD) riportati settimanalmente. I casi comprendono, oltre a quelli confermati con test di laboratorio, anche quelli ritenuti probabili e anche sospetti, ragion per cui, nelle settimane successive, possono essere soggetti a revisione al ribasso. Fonte: elaborazione autore su report WHO.

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Per farti capire meglio cosa intendo ti invito ad osservare il grafico qui sopra che riporta per ogni settimana, a partire dall’ultima di marzo, il numero di nuovi casi clinici attribuiti a… me. Cosa ci vedi? L’emergenza sanitaria, il dramma delle persone infettate, il fallimento delle azioni di contenimento?

Certo, tu sei la specie ospite infettata ed è naturale che tu veda la situazione da questo punto di vista. Ma ora ti chiedo di provare a metterti nei miei panni e, per aiutarti, mi descrivo brevemente.

In quanto virus a singolo filamento di RNA (negativo) sono molto piccolo, non sono veramente “vivo” nel senso classico del termine, come ad esempio una cellula del tuo organismo, in quanto non ho la capacità di replicarmi da solo. Posso però entrare in una delle tue cellule e riprogrammarla con il mio RNA quel tanto che basta per produrre una moltitudine di copie identiche o quasi-identiche a me che poi verranno rilasciate al di fuori della cellula e ne potranno attaccare altre per riprodursi nuovamente[1]. Il mio tempo di replicazione è di circa 48 ore e prima che una cellula infettata muoia, da centinaia a migliaia di nuove particelle virali saranno state liberate nel tuo organismo.

Hai capito? La mia riproduzione avviene molto rapidamente e in grande quantità. Non solo, spesso quando una cellula replica il mio RNA commette dei piccoli errori (mutazioni), per cui alcune tra le mie particelle virali figlie potrebbero alla fine assomigliarmi senza essermi identiche. Nella maggior parte dei casi questi virus “mutati” funzioneranno come me oppure saranno danneggiati e non potranno replicarsi oltre. Ogni tanto però una delle particelle virali potrebbe ricevere una mutazione vantaggiosa, ad esempio nell’eludere il tuo sistema immunitario oppure nell’avere una maggiore protezione all’aria e quindi trasmettersi più facilmente ad un nuovo soggetto ospite. Il vantaggio aumenterà la probabilità che questa particella virale mutata si diffonda a scapito delle sorelle non mutate. Ecco quindi come posso evolvere e adattarmi a… te.

Riassumendo, la mia rapida evoluzione gioca su tre fattori: il breve tempo per replicarmi, la grande quantità di progenie, l’elevato tasso di mutazioni (essendo basato su un singolo filamento di RNA, mi manca un filamento-copia che permetta di individuare gli errori di replicazione).

In natura, nell’animale che è il mio ospite naturale[2], io non sviluppo alcuna malattia (è un portatore sano) e sono già ben adattato, quindi non ho margini perché si sviluppino ulteriori mutazioni: in pratica non evolvo. Osserva che l’adattamento mi ha portato a non uccidere il mio ospite naturale, in quanto di un ospite che muoia, magari prima di avermi trasmesso ad un altro soggetto, non so proprio cosa farmene.

Ma quando riesco a passare ad un altro ospite animale per me compatibile, compreso un soggetto della tua specie, mi trovo in un nuovo ambiente in cui le biologia è leggermente diversa. La mia interazione con il nuovo organismo non è così precisa e posso dare luogo ad una malattia mortale, con basse probabilità di trasmissione ad altri soggetti della stessa specie. Insomma, risulto poco adattato e questo mi apre dei margini per mutare e d evolvermi.

Detto questo, torniamo al grafico sopra dei nuovi casi clinici settimanali delle infezioni che ho provocato in Africa Occidentale. Adesso puoi ben capire cosa vedo io in quel grafico: vedo la possibilità migliore che abbia mai avuto di adattarmi alla tua specie. Ogni soggetto che infetto, e che tu vedi come una tragedia, è per me un nuovo esperimento, una possibilità in più per mutare e migliorarmi, un nuovo tiro del dado dell’Evoluzione. Intendiamoci, questo mio gioco è difficile, le probabilità assolute di farcela sono molto basse, ma aumentano con il numero dei passaggi in una catena di contagio e con il numero dei soggetti infettati, esattamente quello che sta succedendo ora in Africa Occidentale. E poi non dimenticarlo, per come sono fatto, sono in grado di mutare rapidamente.

Ti faccio un esempio concreto di quanto detto. I ricercatori umani che mi studiano sanno bene che nei porcellini d’india una mia infezione provoca normalmente solo un temporaneo stato febbrile, ma se avviene una catena di trasmissione abbastanza lunga (comunque meno di dieci passaggi), ho la possibilità di evolvere sino a produrre una febbre emorragica fatale simile a quella che provoco nell’uomo. I porcellini d’india evidentemente sono ospiti in cui mi è piuttosto facile subire le mutazioni (me ne hanno misurate 8 su quasi 19000 nucleotidi del mio RNA) per riuscire a sopraffare il loro specifico sistema immunitario.

Nella tua specie per ora non ci sono evidenze che mi sarebbe altrettanto facile mutare ma non si può neanche escludere categoricamente. Una ricerca del 1999 che ha incluso campioni che comprendono ben tre miei passaggi da uomo a uomo, non ha individuato singole mutazioni ma ha analizzato solo una parte del mio genoma [3]. Un altro studio del 2007 invece, a sorpresa, ha accertato un evento di ricombinazione tra due miei ceppi, uno isolato nell’uomo e un altro isolato in grandi scimmie, da cui si è prodotta una variante ricombinante che è stata responsabile di una serie di contagi tra il 2001 e il 2003. La ricombinazione è un altro meccanismo per produrre mutazioni che può avvenire quando una stessa cellula è infettata da due ceppi che si scambiano materiale genetico.

Ora, visto che la tua specie è curiosa, probabilmente ti starai chiedendo: “quali mutazioni sarebbero per te vantaggiose?”.

Beh, essenzialmente quelle che mi permetterebbero di ottenere almeno uno di due effetti principali.

1) Una maggiore capacità di trasmissione, ad esempio aumentando la mia resistenza alla disidratazione e quindi all’esposizione aria, al limite sino a diventare un virus in grado di contagiare per via aerea, come i miei lontani cugini che provocano l’influenza.

2) Un aumento del mio tempo di permanenza nel tuo organismo, al limite sino a diventare pari alla tua normale aspettativa di vita, tale da trasformarti in un portatore sano. Questo può essere raggiunto in due modi non alternativi:

2.1) mediante un’attenuazione di quell’effetto collaterale del mio sviluppo che chiami febbre emorragica; in effetti l’alto tasso di mortalità che provoco nella tua specie è un indice di quanto poco io vi sia adattato;

2.2) tramite un miglioramento nell’eludere il tuo sistema immunitario (ok, sono già abbastanza bravo) e nello sviluppare forme di resistenza alle cure quando in futuro mi contrasterai con farmaci e vaccini.

Dal tuo punto di vista, posso quindi mutare sia per diventare più pericoloso (punti 1 e 2.2) o più innocuo (punto 2.1). A dire il vero, alcune mutazioni che sembrerebbero rendermi più innocuo, in realtà mi potrebbero rendere più micidiale per la tua specie. Ad esempio un prolungamento dei tempi di incubazione e/o di sviluppo della malattia (punto 2.1), anche se associate ad un abbassamento del tasso di mortalità, moltiplicherebbero le mie possibilità di trasmissione (punto 1) che finora (almeno nelle passate epidemie) sono state abbastanza basse.

Il rischio che io muti è un incubo ben presente nella mente dei microbiologi e negli esperti che coordinano i piani che dovrebbero contenermi, ma curiosamente sui media non se ne fa cenno.

In un discorso del 1 Agosto il Direttore Generale dell’Organizzazione Mondiale della Sanità(WHO), Margaret Chan, ha affermato:

[…] per le autorità nazionali e la comunità internazionale sarebbe estremamente imprudente permettere che un virus dell’Ebola si diffonda in modo ampio e prolungato in popolazioni umane.

La costante mutazione ed adattamento sono i meccanismi di sopravvivenza dei virus e degli altri microbi. Non dobbiamo offrire a questo virus l’opportunità di consegnarci ulteriori sorprese.

Stranamente il discorso è stato rimosso dal sito web del WHO.

Bene, ora sai cosa voglio fare da grande.

Non è detto che ci riesca, ma l’Evoluzione mi spinge comunque a provarci. Le mie possibilità di riuscita sono basse, ma aumentano per ogni nuovo soggetto che riesco ad infettare.

Il mio lavoro è come quello di un ladro di fronte ad una robusta cassaforte a combinazione: se mi darai tempo a sufficienza, prima o poi avrò successo.

ZEBOV

ps: niente di personale.

Note:

[1] Sono formato da una membrana esterna (pericapside) in grado di fondersi con quella delle tue cellule e una volta dentro ad esse il mio RNA viene usato dalle strutture cellulari sia per produrre mRNA (RNA messaggero) che verrà tradotto nelle proteine virali strutturali, sia per produrre nuovi filamenti singoli di RNA (negativo). Le proteine virali e i singoli filamenti di RNA prodotti si assembleranno a formare nuovi virioni (singoli virus) che poi verranno rilasciati al di fuori della cellula portandosi via, per gemmazione, una parte della membrana cellulare. Oltre a questo meccanismo, comune a molti altri virus, sono poi particolarmente efficiente nell’attaccare il tuo sistema immunitario ed in particolare vari tipi di linfociti, uccidendoli. Da questo puoi capire perché la febbre emorragica che induco nel tuo corpo proceda così rapidamente.

[2] Un buon candidato sono i pipistrelli della frutta (o volpi volanti).

[3] Gli autori affermano: “It has been speculated that EBO virus may rapidly accumulate mutations during passages in the human host, resulting in attenuation of the virus by the later stages of an outbreak. The lack of genetic changes observed here suggests this is an unlikely case; however, attenuating mutations elsewhere in the genome cannot be ruled out[…] The genetic stability observed here contrasts with the general perception that most RNA viruses evolve rapidly because of the high error rate of their RNA polymerases […] The significance of the genetic stability of EBO virus is unknown, but it likely reflects the powerful purifying selective forces constraining the potential rapid evolution of the virus.

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2 risposte a “Progetti di un Ebola virus

  1. Articolo splendido, che con un linguaggio semplice ed intuitivo riesce a spiegare la complessità delle Leggi di Natura e le difficoltà della specie umana ad affrontare e maneggiare i potenziali “Cigni Neri”.

  2. Pingback: La dura lezione di Ebola (parte 1) | Risorse Economia Ambiente

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