Batteri specchio: cosa sono e perché possono essere pericolosi

Di recente la comunità scientifica si sta interrogando sui rischi associati ai “Batteri specchio”, ovvero forme batteriche sintetiche costituite da molecole identiche, ma speculari rispetto a quelle presenti in natura. Va sottolineato che, attualmente, questi batteri non esistono e quindi è improprio darne una definizione esatta, ma in futuro potrebbero essere sintetizzati con tecniche di bioingegneria. Del resto, biomolecole specchio, speculari a quelle presenti in natura, come enzimi o acidi nucleici (DNA o RNA), sono già state prodotte in laboratorio. Di qui a creare interi microorganismi speculari rispetto ai batteri viventi la strada è ancora lunga, ma le premesse per una loro futura sintesi ci sono. La preoccupazione è tale da aver indotto un gruppo di 38 scienziati di fama internazionale, fra cui alcuni premi Nobel, a pubblicare il 12 dicembre 2024 sulla prestigiosa rivista Science, un appello per chiedere che la sperimentazione sulla sintesi dei batteri specchio sia fermata per tempo, vista la loro potenziale pericolosità o che almeno se ne valutino le conseguenze. Come per altre applicazioni biotecnologiche, i batteri specchio potrebbero rappresentare una nuova frontiera terapeutica per molte malattie croniche e avere altre importati applicazioni, ma al contempo potrebbero generare effetti nefasti non solo sull’uomo, ma su tutte le altre specie viventi. Il rischio ritenuto più elevato è che, non esistendo in natura, possano riuscire ad eludere il sistema immunitario delle vittime, generando così infezioni difficilmente curabili o con risvolti molto gravi.

Cos’è una molecola specchio: la chiralità delle molecole

Tutte le molecole in natura hanno una loro struttura e un determinato orientamento nello spazio ed è proprio la loro forma tridimensionale a determinare molte delle loro proprietà. Alcune molecole organiche hanno una struttura asimmetrica che le rende non sovrapponibili alla loro immagine speculare: queste molecole sono dette chirali. Per comprendere meglio questo concetto è possibile utilizzare un esempio molto comune, quello delle mani: se osserviamo le nostre mani vediamo che la mano destra è uguale alla sinistra, se le mettiamo una di fronte all'altra, ma non sono sovrapponibili.

Le molecole chirali esistono in due diverse forme dette enantiomeri (destrogiri, R e levogiri, L) fra loro non sovrapponibili e con proprietà molti diverse. Ad esempio, il limonene, la molecola che conferisce l’aroma agli agrumi è chirale e nella conformazione levogira genera l’aroma del limone, nella conformazione destrogira l’aroma dell’arancia.

Le più importanti biomolecole dei sistemi viventi, come il DNA, l’RNA, gli amminoacidi o le proteine non soltanto sono chirali, ma in natura si trovano in una sola delle due conformazioni, il DNA ad esempio è un’elica destrogira ed esiste solo in questa forma. È un po' come se in natura esistessero solo mani destre e non anche mani sinistre. La conformazione è essenziale per funzioni come la sintesi delle proteine, l’attivazione degli enzimi, la risposta immunitaria ed altro.

Da alcuni anni, le biotecnologie stanno sperimentando la creazione in laboratorio di biomolecole artificiali con chiralità inversa rispetto a quelle naturali (ad esempio, un RNA levogiro) e trovano numerose applicazioni in terapie di lunga durata. Anche un gran numero di principi attivi contenuti nei farmaci sono molecole chirali e le due forme destrogira e levogira hanno, in alcuni casi, diversa efficacia o addirittura effetti opposti. Un caso molto famoso è quello del talidomide, un sedativo molto noto: uno dei due enantiomeri della molecola è efficace l’altro è teratogeno (ossia causa danni al feto, se assunto da donne incinte). Stessa cosa accade per il comunissimo ibuprofene che è efficace solo in una delle due forme chirali di sintesi.

Cosa potrebbe accadere se fossero sintetizzati dei batteri specchio

Come oggi la farmacologia si avvale di molecole specchio sintetiche, un domani potrebbero essere “creati” in laboratorio interi microorganismi in grado di produrre enzimi con chiralità inversa ed efficaci per la cura di malattie rare. Il problema principale di questi batteri e la preoccupazione che ne è generata è che potremmo dire che tutto il mondo in cui viviamo è chirale e le interazioni biologiche si sono evolute tra molecole con specifica chiralità.

Ovviamente la circolazione di un organismo del tutto nuovo e non presente in natura potrebbe avere un effetto incontrollabile su come potrebbe reagire con il resto del mondo. Ad esempio, uno degli effetti più temuti è quello che potrebbe non essere riconosciuto dal sistema immunitario degli organismi viventi e quindi non trovare nessun ostacolo a nuove infezioni. Inoltre, questi batteri sarebbero antibiotico-resistenti, perché appunto anche i farmaci sono chirali, e capaci di persistere a lungo in ambiente esterno non trovando "nemici" farmacologici né predatori batteriofagi (che si nutrono di batteri).

È difficile prevedere oggi “scenari” possibili per qualcosa che ancora non esiste, ma come per altre sostanze di sintesi sarebbe rischioso un uso improprio accidentale o deliberato, ecco perché l’appello degli scienziati ad affrontare questa nuova ipotetica sfida attraverso la collaborazione tra ricercatori, governi e industrie farmaceutiche per individuare strategie di sperimentazione utili, ma a elevata biosicurezza.

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