Perché i superbugs non sono più deboli del loro tipo selvaggio?

(Questa risposta è collegata alla mia risposta su Bacteria resistance to natural antibiotics su Biology SE)

Prima di tutto: Quando si parla di evoluzione, la Biologia non parla di ‘forte’ e ‘debole’, ma di ‘fitness’ (“sopravvivenza del più forte”, per esempio), che riguarda il grado di adattamento di un organismo al suo ambiente. Il fitness comprende quanto bene può sopravvivere nel suo ambiente e quanto può produrre prole vitale.

Questo sembra logico perché in un ambiente ordinario, il tipo selvaggio di virus dovrebbe essere il più forte. Ogni sua mutazione serve a combattere il farmaco, quindi non è più il più forte

Questo è un malinteso dell'evoluzione. Il tipo selvaggio di una specie non è il più forte di questo organismo. Che sia il tipo selvaggio significa solo che si è evoluto e si è diffuso. Qualcosa che non si evolve non può diffondersi (come esempio iperbolico, potrebbe essere vantaggioso per gli esseri umani avere le ali, ma dato che non l'abbiamo evoluto, il nostro tipo selvaggio non lo include).

Inoltre aiuta a ricordare che “il tipo selvaggio” non è una cosa uniforme. Ci sono molte varianti genetiche che consideriamo ancora il tipo selvaggio. Anche i batteri che si riproducono attraverso la riproduzione asessuata non sono tutti uguali, anche all'interno di un solo ospite.

Nell'ambiente naturale dei batteri di cui parlate, una resistenza agli antibiotici conferisce pochi benefici perché non la incontrano. Quindi, se si evolve, non aiuterà questi organismi a sopravvivere e si diffonderà nella popolazione solo per caso. Al contrario, potrebbe addirittura conferire uno svantaggio - per esempio, la resistenza alla penicillina richiede la produzione della proteina beta-lattamasi. In un ambiente privo di penicillina, questo potrebbe essere solo un costoso extra senza un beneficio. Nel corso del tempo, potrebbe perdersi.

In un essere umano che assume antibiotici, tuttavia, questi batteri con una resistenza agli antibiotici sono effettivamente più in forma e hanno un vantaggio in termini di sopravvivenza. I batteri con resistenze multiple lo sono ancora di più. Tra un batterio e l'altro, queste resistenze possono in realtà essere trasferite da qualcosa chiamato “trasformazione” che comporta la raccolta di materiale genetico, quindi anche l'evoluzione di resistenze multiple non è così rara come può sembrare.

Per quanto riguarda il vostro esempio di virus, senza saperne di più, immagino che la riduzione di fitness del ceppo virale più resistente sia probabilmente un effetto collaterale della resistenza. Mettersi più o meno in forma attraverso l'evoluzione della resistenza al trattamento non è, di per sé, una differenza tra virus e batteri. Origini ed evoluzione della resistenza agli antibiotici Meccanismi di resistenza batterica agli antibiotici Cos'è il fitness?

In breve, perché le mutazioni non sono definite come specifiche.

Una mutazione di qualsiasi batterio potrebbe essere una mutazione che potrebbe essere debole o forte.

Debole & Forte sarebbe quantificata dalla nostra tecnologia, dai trattamenti e dalla comprensione dei batteri.

Ci sono due fattori importanti per comprendere il cambiamento dei batteri.

Adattamento epigenetico (nessuna mutazione genetica)

Adattamento genetico (mutazione e selezione genetica)

I batteri possono acquisire grandi quantità di DNA da altri batteri, virus e dall'ambiente.

** Come fa la resistenza agli antibiotici a pressione selettiva? **

Affinché un gene rimanga funzionale e parte del genoma del batterio per un periodo prolungato, deve contribuire a migliorare la sopravvivenza e/o la competitività dei batteri. Se un gene smette di essere utile, alla fine diventerà non funzionale e sarà rimosso dal genoma. Ciò significa che lo sviluppo e il mantenimento della resistenza agli antibiotici dipende di solito dalla frequente esposizione della popolazione batterica a dosi non letali dell'antibiotico (nota: alcuni batteri sono intrinsecamente resistenti a particolari antibiotici). Questo processo elimina i batteri che hanno perso resistenza e aumenta la percentuale di batteri resistenti. Nella vita reale, ciò significa che è probabile che la resistenza agli antibiotici emerga in ambienti in cui i batteri sono frequentemente esposti agli antibiotici. A livello individuale, ciò significa che una persona ha maggiori probabilità di sviluppare un'infezione resistente agli antibiotici a causa di un trattamento antibiotico a lungo termine o profilattico, rispetto ai trattamenti antibiotici a breve termine delle infezioni acute. Ciò significa anche che i batteri possono perdere la resistenza agli antibiotici che non sono più usati frequentemente.

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