Con i coinquilini, è tutta una questione di chimica, dal punto di vista molecolare

Batteri Paenibacillus mostrati colonizzati in una capsula di Petri. Nella casa di prova, la specie batterica è stata associata alle molecole di caffè e trovata dove veniva preparato il caffè. I batteri possono avere proprietà salutari. Crediti: prof. Eshel Ben-Jacob, Wikimedia

Dentro e su ogni essere umano risiedono numerosi microrganismi, il microbiota che aiuta a plasmare e dirigere la vita dei suoi ospiti. Un fenomeno simile si verifica tra le persone, i microbi e le case che condividono.

Scrivendo nel numero del 24 giugno 2022 di La scienza avanzagli scienziati della University of California San Diego School of Medicine e altrove riferiscono sull’impatto molecolare della vita all’interno, descrivendo come la presenza degli esseri umani interagisce con i loro coinquilini microbici, cambiando la biologia e la chimica della casa.

I risultati, suggeriscono gli autori, dovrebbero influenzare i futuri progetti di edifici.

Gli americani moderni trascorrono circa il 70% del loro tempo all’interno, rimodellando il microbioma interno con gli input dei loro corpi. Una ricerca limitata ha studiato l’interazione tra l’uomo e l’esposizione indoor a specifici inquinanti, tossine e particelle, ma il nuovo studio documenta in modo più ambizioso come le persone influenzano l’intera composizione molecolare e chimica di una casa attraverso le attività di routine.

Una casa di prova sperimentale è stata eretta ad Austin, in Texas, durante l’estate del 2018. La casa è stata progettata per un uso ordinario e comprendeva bagni, una cucina, aree di raccolta e di lavoro. I pernottamenti erano vietati, ma 45 partecipanti allo studio, più i visitatori, hanno trascorso del tempo in casa, occupandola per circa sei ore al giorno per 26 giorni, durante i quali hanno svolto attività programmate, come cucinare, pulire e socializzare.

I ricercatori hanno campionato la distribuzione di molecole e microbi rilevabili nelle aree occupate della casa all’inizio dell’esperimento, soprannominato T1, e di nuovo 28 giorni dopo, soprannominato T2, in gran parte tamponando le superfici e conducendo diverse analisi genomiche, metaboliche e chimiche.

Prima del T1, la casa veniva pulita a fondo con una soluzione di candeggina. Tuttavia, hanno detto i ricercatori, erano ancora presenti tracce di molecole associate all’uomo. Al T2, dopo quasi un mese di occupazione umana, la casa era viva di abbondanza e diversità molecolare e microbica, anche se distribuita in modo non uniforme.

I ricercatori hanno trovato molecole associate a prodotti per la cura della pelle, cellule della pelle, farmaci (come antidepressivi e steroidi anabolizzanti), molecole di derivazione alimentare (come terpeni e flavonoidi), metaboliti umani o animali (molecole generate durante il processo del metabolismo, come anche e acidi grassi), aminoacidi, zuccheri e metaboliti microbici.

La maggior parte delle molecole della superficie interna erano prodotti naturali (molecole prodotte biologicamente anziché composti sintetici), cibo, molecole associate all’ambiente esterno, prodotti per la cura personale e metaboliti di origine umana, spesso riconducibili alla materia fecale.

Le probabili fonti primarie erano il cibo, i microbi associati all’uomo, le feci, i materiali da costruzione ei microbi che crescono su di essi e i materiali da costruzione in condizioni umide.

Non sorprende che la cucina e il bagno fossero punti caldi della diversità molecolare e microbica, anche se i numeri oscillavano con la pulizia e l’igiene delle superfici. “Sembra che, anche quando un sottoinsieme della chimica viene rimosso a causa della pulizia, è solo temporaneo e/o parziale, poiché la somma totale della pulizia e delle attività umane nel complesso si traduce in un aumento dell’accumulo di chimica più ricca”, gli autori ha scritto.

Le superfici abitualmente toccate dalle persone, come tavoli, interruttori della luce e manopole, erano più abbondanti nella chimica molecolare e microbica. I pavimenti mostravano una minore diversità molecolare, forse perché venivano puliti più spesso. Finestre, sedie e porte non toccate di routine dagli occupanti umani hanno mostrato il minimo cambiamento nella diversità chimica tra T1 e T2.

altri residenti

Naturalmente, le persone non erano gli unici occupanti della casa di prova. I ricercatori hanno trovato superfici interne ricoperte di batteri, funghi e altri microbi, oltre ai loro metaboliti. La pulizia regolare ha alterato queste popolazioni microbiche e la diversità nel tempo, consentendo a specie diverse di ricolonizzare gli spazi puliti.

Alla fine del periodo di prova, era rimasta meno della metà del microbioma originale della casa, ma rappresentava oltre il 96% di tutta la vita microbica contata. La maggior parte del microbioma rilevato a T2 è stato derivato da occupanti umani, principalmente specie commensali che risiedono sulla pelle umana o nell’intestino. I microbi a vita libera associati all’ambiente erano stati impoveriti dalle attività umane. In altre parole, pulito o espulso.

“Non sappiamo esattamente come i microbi correlati all’uomo abbiano spremuto i microbi ambientali perché ci sono molti modi in cui ciò potrebbe accadere, ma è chiaro che lo fanno”, ha affermato Rob Knight, Ph.D., uno dei principali ricercatori dello studio e direttore del Center for Microbiome Innovation presso la UC San Diego. “La comprensione di questo fenomeno sarà un obiettivo chiave della futura ricerca sulla microbiologia dell’ambiente costruito”.

Gli autori hanno notato che almeno l’1% delle molecole interne rilevate può rappresentare un effetto sulla salute smisurato. Ad esempio, le specie batteriche Paenibacillus era associato alle molecole del caffè, una delle fonti dominanti di molecole indoor di derivazione alimentare rilevate. In casa, soprattutto al T2, Paenibacillus è stato osservato dentro e intorno all’area in cui veniva preparato il caffè e si è scoperto che il genere cresce nelle macchine da caffè. Paenibacillus specie sono state utilizzate come probiotici nei polli e nelle api e possono anche contribuire alla salute umana, coerentemente con recenti rapporti secondo cui il consumo di caffè è associato a una migliore salute cardiovascolare e longevità.

“Capire in che modo le nostre osservazioni secondo cui sia gli occupanti umani che quelli microbici cambiano la composizione chimica di una casa dovrebbero influenzare la progettazione dei materiali da costruzione per migliorare la salute umana richiederà ulteriori studi”, ha affermato Pieter Dorrestein, Ph.D., direttore del co-principio del Collaborative Mass Spectrometry Innovation Center presso la Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences della UC San Diego.


Prevedere le interazioni microbiche nell’intestino umano


Maggiori informazioni:
Alexander A. Aksenov et al, L’impatto molecolare della vita in un ambiente interno, La scienza avanza (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn8016

Fornito dall’Università della California – San Diego

Citazione: Con i coinquilini, è tutta una questione di chimica, dal punto di vista molecolare (2022, 24 giugno) recuperato il 26 giugno 2022 da https://phys.org/news/2022-06-roommates-chemistry-molecularly.html

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