Cum o bacterie analizată acum 50 de ani în izvoarele fierbinți din Yellowstone a ajuns un ingredient cheie în testele pentru Covid-19

Vineri, 17 aprilie 2020, 13:39 Science - Terra

În anii 60' un biolog a observat cu uimire cum în izvoarele fierbinți din parcul național Yellowstone trăiau bacterii, deși temperatura apei trecea și de peste 80 de grade Celsius. După întrebare a urmat și o cercetare și, deși în primii ani puțini ar fi crezut că ar fi de folos o astfel de analiză, descoperiri de laborator din anii 80 au dovedit că ideea de a analiza organisme care trăiesc într-un mediu extrem a fost una inspirată. Un articol al National Geographic arată cum au contribuit la istoria medicinei aceste studii pe bacterii ce rezistă în apă clocotită.

Parcul Național Yellowstone se întinde pe o suprafață de aproape 9.000 kmp, cuprinzând lacuri, canioane, râuri și lanțuri muntoase. Parcul național este celebru pentru munţii maiestuoşi, gheizerele învăluite în aburi şi pentru diversitatea de animale.

Thomas Brock este microbiologul care în anii 60' a privit cu uimire cum în izvoarele super-calde din celebrul parc național american prosperau colonii de bacterii colorate, deși mediul nu era deloc prietenos. Nimeni nu studiase cu de-amînuntul aceste bacterii extreme.

Brock și un student care l-a ajutat au găsit în apele izvorului Mushroom Spring un microb ce produce enzime cu totul neobișnuite care sunt rezistente la căldură. Aceste enzime sunt în prezent o componentă cheie a metodei PCR folosită pe scară largă în laboratoare pentru a studia mostre mici de material genetic realizând milioane de copii. Această tehnică, ce nu ar fi fost disponibilă fără descoperirea acum jumătate de secol a acestor bacterii rezistente la căldură, este folosită în testele actuale de Covid-19 pentru ca virușii să fie mai ușor de detectat.

Testele RT-PCR sunt cele utilizate în prezent la nivel global pentru diagnosticarea cazurilor de COVID-19 și indică prezența materialului viral în timpul infecției acute (dar nu pot indica dacă o persoană a dezvoltat anticorpi).

Metoda PCR a fost dezvoltată în condiții de laborator de Kary Mullis in 1983. În biologia moleculară reacția în lanț a polimerazei este o tehnologie biochimică de multiplicare (sinteză) in vitro a substanței genetice ADN prin amplificarea perechilor de baze componente. Acronimul PCR vine de la Polymerase Chain Reaction.

Brock a cules o mostră, iar în 1966 a venit și cu un ajutor pe nume Hudson Freeze cu care au investigat cianobacteriile din mai multe izvoare. Freeze a făcut apoi culturi microbiene în laborator pentru a vedea apoi exact ce conține sistemul. Una dintre bacteriile descoperite, ”Thermus aquaticus”, a dus la revoluționarea biologiei moleculare oferind cercetătorulor o nouă unealtă de a manipula și studia ADN-ul.

Structura ADN-ului a fost decodificată la începutul anilor 1950, dar cercetătorii aveau probleme în a studia aceste minuscule molecule genetice pentru că aveai nevoie de mostre ceva mai consistente. Biochimistul Kary Mullis a descoperit la începutul anilor 80 o tehnică ce poate imita modul în care o celulă își poate copia ADN-ul pentru a crește și pentru a se divide.

Kary Mullis și-a dat seama că o enzimă de la bacteria din Yellowstone poate supraviețui ciclurilor de încălzire și răcire și poate grăbi procesul. În anii ce au trecut, aceste enzime le-au permis celor din laboratoare să automatizeze procesul de copiere a ADN-ului și în prezent pot fi produse sute de milioane de copii genetice în doar câteva ore.

Testarea PCR a fost la început extrem de complicată și dura mult, dar în prezent este mult mai rapidă și mai simplă, cu mențiunea că pentru Covid-19 materialul genetic folosit este ARN.

Brock spunea că nu și-ar fi imaginat niciodată că cercetările pe care le-a început cu bacteriile rezistente la căldură vor ajunge să fie atât de importante. Mulți au spus atunci că analiza acestor izvoare nu va duce la nimic practic, însă nu a fost așa.

Oamenii de știință știu în prezent că microbii au dezvoltat moduri unice de a rezista în cele mai dure condiții de mediu și că sunt micro-organisme cu mecanisme biologice uimitor de complicate.