10 modi, parassiti, virus e batteri hanno aiutato gli esseri umani

Parassiti, batteri e virus sono stati il ​​flagello dell'umanità finché siamo stati qui, ma la malattia ha ridisegnato la nostra storia e influenzato la nostra evoluzione. I parassiti hanno aiutato a dare al nostro sistema immunitario la spinta di cui aveva bisogno per alzarsi e correre, e l'umile batterio ha aiutato a dettare la forma che questo pianeta ha assunto. A volte, sembra che noi umani siamo semplicemente dei giocattoli nelle loro mani, ma non sono solo state delle forze capricciose che ci trascinano in giro come bambole di pezza. Questi microrganismi hanno anche fatto cose incredibili per aiutare l'umanità.

10 I virus che abbiamo portato avanti in Africa ci hanno aiutato a sopravvivere

Grazie alla scienza della genetica molecolare virale, ora sappiamo un bel po 'dei bug che ci hanno infettato lungo il nostro percorso evolutivo, e abbiamo scoperto che questi autostoppisti hanno fatto un bel po' per aiutarci lungo la strada. Ad esempio, è stata la pressione evolutiva che hanno messo sul nostro sistema immunitario a renderlo robusto come lo è oggi. Inoltre, i virus possono aver avuto un ruolo nella perdita di recettori specifici che una volta possedevamo sulla superficie delle nostre cellule, che agenti infettivi potevano attaccare e usare per causare la malattia. Liberando il corpo umano da questa fonte di malattia, i virus hanno creato un ambiente più sicuro per se stessi, a vantaggio di tutti i soggetti coinvolti.

Ma potrebbero anche aver avuto un ruolo nel garantire che, tra le specie di ominidi in competizione, lo fosse Homo sapiens è uscito in cima. Mentre la nostra specie si stava sviluppando, la malattia e i parassiti incoraggiavano la diversità genetica e ne estirpavano l'inadeguatezza. Una volta il primo Homo sapiens lasciato il continente, hanno portato con sé le loro agenzie infettive e parassiti. Se hai letto su vaiolo nordamericano ed europeo, sai come va.

Mentre non sarebbe stato l'unico fattore, i parassiti virali si sarebbero diffusi ad altri ominidi come Homo neanderthalensis (Neanderthal), che non avrebbe avuto alcuna precedente esposizione ai nuovi bug e possedeva una struttura nasale meno efficace nel filtrare l'aria e tenere a bada nuovi virus. Avrebbero devastato altre specie di ominidi, perché gli insetti erano predisposti a vivere in ambienti simili, ma gli ominidi non erano preparati a riceverli. I modelli hanno dimostrato che se i Neanderthal avevano un tasso di mortalità superiore solo del 2% rispetto agli umani, sarebbe stato sufficiente a causare la loro estinzione dopo 1.000 anni di competizione. Mentre la malattia non era senza dubbio l'unico fattore, avrebbe certamente svolto un ruolo importante.

La maggior parte dei modelli di evoluzione della malattia umana sostengono che si sono evoluti principalmente durante l'era neolitica, dopo che l'uomo si è trasferito fuori dall'Africa e le popolazioni sono aumentate, quindi c'è qualche evidenza di questa pressione selettiva virale. Molti di questi primi virus hanno avuto un tale successo che i loro geni sono letteralmente diventati parte del nostro DNA. Ad esempio, il genoma umano è stato trovato per contenere geni dal Borna virus che sono stati acquisiti circa 40 milioni di anni fa. In effetti, gli scienziati hanno isolato circa 100.000 elementi del DNA umano che provengono da virus, per lo più in quello che viene chiamato il nostro DNA "spazzato". I virus che costituiscono la maggior parte del nostro DNA spazzatura sono chiamati retrovirus endogeni, e sono così una parte di noi che uno scienziato di recente ha portato uno "in eterno" e ha persino infettato criceti e gatti.

9 usi medici moderni di sanguisughe e larve

Per migliaia di anni, la sanguisuga europea (Hirudo medicinalis) è stato utilizzato in medicina per scopi di salasso, trattando una vasta gamma di disturbi dalle emorroidi alle infezioni dell'orecchio. La pratica è talmente indietro nel tempo che un dipinto egizio del 1500 a.C. descrive il loro uso. Mentre alcune nazioni non hanno mai smesso di usarle, la pratica è svanita nel mondo occidentale con la conoscenza dei batteri e la successiva attenzione alla teoria dei germi per il trattamento medico.

Negli anni '70 e '80, tuttavia, le sanguisughe sono tornate alla ribalta. I chirurghi cosmetici e ricostruttivi hanno scoperto che erano un metodo efficace per drenare il sangue da facce gonfie, occhi neri, arti e cifre. Sono anche utili per riattaccare piccole parti del corpo come orecchie e lembi di pelle, perché estrae il sangue che potrebbe coagulare e interrompere il processo di guarigione. Le sanguisughe hanno salvato le persone dalle amputazioni e possono anche alleviare il dolore dell'osteoartrite. Anche i veterinari a volte li usano.

I vermi, d'altra parte, sono la squadra di pulizia della natura. Sono ottimi per mangiare carne morta o infetta, rivelando il tessuto sano sottostante in un processo chiamato debridement. Inoltre sono stati trovati per essere un trattamento efficace per le ulcere, la cancrena, il cancro della pelle e le ustioni, tra le altre cose.

I vermi e le sanguisughe, per quanto grossolane, sono così efficaci che la FDA li ha classificati come i primi "articoli medici" nel 2010, aprendo la strada a un'intera industria chiamata bioterapia. È nata un'organizzazione chiamata Biotherapeutics Education and Research Foundation (BTERF) per far conoscere i nuovi usi di queste vecchie creature e ci sono diverse aziende che le vendono.

8 I parassiti ed i nostri sistemi immunitari possono essere co-evoluti per proteggerci dalle allergie

I ricercatori che studiano gli effetti dei parassiti gastrointestinali hanno escogitato una teoria stupefacente: dopo che i parassiti hanno colonizzato per la prima volta i nostri sistemi gastrointestinali, hanno evoluto per milioni di anni la capacità di sopprimere il nostro sistema immunitario. Allo stesso tempo, i nostri corpi si sono evoluti per compensare parzialmente l'effetto.

La parte stupefacente, e ciò che questo significa per la salute umana, è che una volta che parassiti e microorganismi innocui presenti nell'acqua e nel suolo sono stati in gran parte rimossi dal loro ambiente naturale dentro di noi nelle nazioni sviluppate attraverso l'uso della medicina moderna, il nostro sistema immunitario in realtà compensa eccessivamente per la loro perdita, che porta a allergie e anche maggiori possibilità di asma ed eczema.

Questa ipotesi dei "vecchi amici" (a volte indicata come "l'ipotesi dell'igiene", anche se in realtà è più di una teoria complementare) ha guadagnato più sostegno negli ultimi anni quando identifichiamo nuovi modi in cui i microrganismi ci hanno aiutato a sopravvivere negli eoni. Gli studi clinici sono stati condotti utilizzando vermi per testare contro la sclerosi multipla, IBD e allergie.

Il principale sostenitore dell'ipotesi dei vecchi amici è Graham A.W. Rook of University College London. Lo ha proposto per la prima volta nel 2003 e da allora è stato anche proposto come possibile causa di alcune forme di stress e depressione.

Alcune persone hanno portato l'ipotesi dei vecchi amici alla sua ultima conclusione logica che se rimuovere i nostri parassiti dalla società ha portato a problemi di salute, dovremmo rimandarli indietro. Nel 2008, il professore di neurologia dell'Università del Wisconsin John Fleming ha condotto uno studio clinico in cui ha infettato pazienti con sclerosi multipla con vermi parassiti per testare la loro efficacia contro la malattia. Per un periodo di tre mesi, i pazienti con una media di 6,6 lesioni attive attorno alle cellule nervose del loro cervello sono stati ridotti a una media di due. Al termine del processo, il numero di lesioni riprese a 5.8 entro due mesi. In studi precedenti, i parassiti sembravano avere effetti positivi anche sulla colite ulcerosa e sul morbo di Crohn.

La terapia con parassiti è ancora nelle fasi sperimentali, tuttavia, e probabilmente ha effetti negativi che superano quelli positivi. A partire da ora, la FDA ha classificato i vermi come prodotti biologici che non possono essere venduti fino a prova provata. Solo una specie, Trichuris suis, è stato approvato per il test sotto lo stato di Investigational New Drug (IND).

7Virotherapy

Uno dei più eccitanti e promettenti rami della medicina negli ultimi decenni è la viroterapia, una tecnica biotecnologica per riprogrammare i virus per curare le malattie. Nel 2005, i ricercatori dell'UCLA hanno annunciato di aver trasformato uno dei più mortali nemici dell'umanità in un assassino del cancro quando hanno riprogrammato un ceppo modificato dell'HIV per dare la caccia e distruggere le cellule tumorali. Nello stesso periodo, i ricercatori della Mayo Clinic di Rochester, nel Minnesota, hanno modificato il virus del morbillo per fare lo stesso.

La tecnica è simile a quella utilizzata per allevare piante geneticamente modificate, in quanto un virus viene utilizzato come veicolo di consegna del gene. È stato a lungo riconosciuto come il mezzo più efficiente di trasferimento genico. Questo sistema viene utilizzato per la produzione di proteine ​​utili nella terapia genica e ha un grande potenziale per il trattamento di disturbi immunologici come l'epatite e l'HIV.

Si sa che i virus hanno il potenziale per curare il cancro dagli anni '50, ma l'avvento della chemioterapia ha rallentato i suoi progressi. Oggi la viroterapia si sta rivelando estremamente efficace contro i tumori senza danneggiare le cellule sane circostanti. Gli studi clinici sulla virotheraphy oncolitica hanno mostrato bassa tossicità e promettenti segni di efficacia. Nel 2013, un farmaco chiamato talimogene laherparepvec (TVEC) è diventato il primo farmaco basato su un virus che uccide il tumore per riuscire nei test in fase avanzata.

Una delle maggiori sfide che i ricercatori devono affrontare è come consegnare il virus dove farà il massimo prima che il corpo lo riconosca come un intruso e monti una difesa. La ricerca attuale sta studiando la ricerca di "carrier" mirati al tumore naturale, cellule in grado di fornire il virus senza che la cellula o il virus perdano le normali funzioni biologiche.

6Utilizzo di virus per curare infezioni batteriche

I batteriofagi sono virus che attaccano specificamente i batteri. Riconosciuto per la prima volta da Frederick Twort nel 1915 e Felix d'Herelle due anni dopo, sono stati utilizzati per studiare molti aspetti dei virus fin dagli anni '30. Sono particolarmente comuni nel suolo, dove molte specie di batteri fanno la loro casa.

Dato che i fagi interrompono il metabolismo dei batteri e li distruggono, è stato a lungo riconosciuto che essi potrebbero svolgere un ruolo nel trattamento di una vasta gamma di malattie batteriche. A causa dell'innovazione degli antiobiotici, tuttavia, la terapia dei fagi è stata per lo più accantonata fino a quando l'aumento dei batteri resistenti agli antibiotici ha generato un rinnovato interesse nel campo.

Una singola specie di fagi è generalmente efficace solo contro una piccola gamma di batteri o persino una specie specifica (la sua specie ospite primaria), che in origine era vista come uno svantaggio. Come abbiamo imparato di più sugli aspetti benefici della nostra flora naturale, tuttavia, è stato riconosciuto come il vantaggio che è. A differenza degli antibiotici, che tendono ad uccidere i batteri indiscriminatamente, i batteriofagi possono attaccare gli organismi che causano la malattia senza danneggiare altri batteri che vivono dentro di noi.

Mentre i batteri possono sviluppare resistenza sia agli antibiotici che ai fagi, ci vogliono solo alcune settimane anziché alcuni anni per sviluppare nuovi ceppi di fagi. I fagi possono anche avere un tempo più facile per penetrare il corpo e localizzare il bersaglio, e una volta distrutto il batterio bersaglio, smettono di riprodursi e presto si estinguono.

5Vaccines

A partire dal 1790, quando Edward Jenner sviluppò il primo vaccino al mondo contro il vaiolo utilizzando un ceppo meno virulento chiamato cowpox per inoculare i pazienti, i vaccini hanno salvato milioni di vite. Da allora, sono stati sviluppati diversi tipi di vaccini.I vaccini attenuati o "vivi" usano virus vivi che sono stati indeboliti o alterati in modo da non causare malattie, mentre i vaccini inattivati ​​o "uccisi" contengono microrganismi morti o tossine che sono solitamente usati contro le infezioni batteriche. Alcuni vaccini, compresi i vaccini di subunità e coniugato, così come i vaccini ricombinanti e geneticamente modificati, usano solo un segmento dell'agente infettivo.

Quando viene iniettato un vaccino, l'agente patogeno va al lavoro, ma non ce n'è abbastanza da replicarsi alla velocità necessaria per prendere piede. Il corpo monta una risposta immunitaria, uccidendo l'agente patogeno o abbattendo la tossina responsabile della malattia. Il sistema immunitario del corpo ora sa come combattere la malattia e, infine, se lo attraverserà di nuovo. In altre parole, gli scienziati hanno capito come ottenere un agente patogeno per aiutare il proprio bersaglio a difendersi da esso. Hanno anche fatto i primi passi verso lo sviluppo di vaccini per diverse forme di cancro, con tre vaccini approvati dalla FDA per il virus dell'epatite B (che causa il cancro del fegato), i tipi di papillomavirus umano 16 e 18 (che causano tumori cervicali) e metastatico cancro alla prostata in alcuni uomini.

Grazie ai vaccini, diverse malattie sono state portate all'estinzione virtuale. Il vaiolo è l'esempio più famoso, ma la poliomielite, sebbene non completamente sradicata, arriva al secondo posto. Ormai potrebbero esserci molte altre malattie se i vaccini non fossero così difficili da trovare nelle nazioni sottosviluppate che ancora lottano con loro. Le cose stanno peggiorando invece che meglio, con malattie che arrivano da una fonte inaspettata: occidentali benestanti e istruiti che dovrebbero conoscere meglio.

Sfortunatamente, il movimento anti-vaccinazione sta tornando nelle regioni in cui queste malattie erano una volta sotto controllo. Prima dell'introduzione del vaccino contro il morbillo nel 1963, negli Stati Uniti erano infettate circa 500.000 persone, 500 delle quali, per lo più bambini, erano morte. Nel 1983, sono stati segnalati solo 1.497 casi e, dopo una breve ripresa negli anni '80 e '90, i casi segnalati erano scesi a soli 37 nel 2004. Dopo che il movimento anti-vaccinazione ha iniziato a guadagnare trazione, 118 casi sono stati segnalati negli Stati Uniti. solo nel 2011. Questo numero continua a crescere, alimentato dai viaggiatori che arrivano da zone con tassi più elevati e trovando meno resistenza. Anche la pertosse, un tempo ritenuta scomparsa per sempre negli Stati Uniti, è in aumento.

4Batterial Breakdown dei rifiuti

Alcune delle creature più piccole e più semplici della Terra svolgono alcuni dei ruoli più importanti nella salvaguardia di tutta la vita. I batteri hanno forse il ruolo più importante di tutti: abbattere e riciclare i rifiuti.

I resti morti di animali e piante, insieme agli escrementi di tutti gli organismi, contengono nutrienti vitali ed energia immagazzinata. Senza un modo per recuperare questi nutrienti, però, le risorse disponibili si esaurirebbero rapidamente. Fortunatamente, molte specie batteriche si nutrono di queste fonti di energia, scomporle nelle loro molecole più piccole e restituirle al suolo, dove rientrano nella catena alimentare.

Per quanto utile sia già questo processo, gli umani hanno trovato molti modi per sfruttarlo per una varietà di ulteriori vantaggi. I batteri sono utilizzati nel trattamento delle acque reflue, nella gestione dei rifiuti industriali e nella pulizia di fuoriuscite di petrolio, prodotti farmaceutici fuoriusciti e acque reflue. Sono anche stati utili nello sviluppo di acquacoltura, controllo delle alghe e servizi igienici senza acqua. Ricercatori e ingegneri stanno attualmente esaminando il loro potenziale utilizzo nella produzione di bioplastiche, collanti e materiali da costruzione rispettosi dell'ambiente. Possono persino essere usati per abbattere i rifiuti di plastica.

3 Saremmo rapidamente morti senza i nostri batteri intestinali

Poco conosciuti fino a poco tempo fa (e c'è ancora un bel po 'di ricerche da fare), i batteri naturali che vivono nelle nostre viscere lavorano con il nostro sistema immunitario per cacciare gli agenti patogeni, produrre vitamina K, stimolare la peristalsi e, forse ancora più importante, digerire il nostro cibo. Senza i nostri batteri intestinali, non saremmo in grado di svolgere nessuna di queste funzioni e moriremmo rapidamente.

Più impariamo sui ceppi benefici dei batteri intestinali, più possiamo incorporare queste conoscenze in una vita sana. Dopo che è stato determinato che alcuni batteri intestinali possono giocare un ruolo nell'obesità, i probiotici sono diventati di gran moda. I probiotici sono i batteri che risiedono negli alimenti fermentati e sono ora venduti come integratori. I batteri come alcune specie di bifidobatteri, che si trova nella maggior parte degli yogurt, può creare un ambiente altamente acido in cui i microrganismi meno utili non possono sopravvivere. Gli alimenti grassi e lo stress possono anche avere un ruolo nella salute della flora dello stomaco, uccidendo i batteri benefici mentre favoriscono il tipo più dannoso che causa gas, gonfiore e "sindrome dell'intestino tenue".

In un enorme passo avanti nello studio dei nostri batteri intestinali e di ciò che fanno, un team di ricercatori cinesi e danesi ha recentemente sviluppato un nuovo modo per identificare questi microrganismi utilizzando i dati della sequenza del DNA. Hanno identificato oltre 500 specie di batteri benigni e 800 nuove specie di virus che potrebbero sopravvivere, fornendo speranza per nuovi modi di trattare le malattie associate a loro, come il diabete, l'obesità e l'asma.

2Skin Bacteria Serve come la nostra prima linea di difesa del sistema immunitario

Nel momento in cui sei uscito dal grembo di tua madre, sei stato attaccato. Ti hanno teso un agguato in pochi istanti e hanno colonizzato ogni centimetro della tua pelle, e da allora sono sempre stati con te. Sono procarioti e altri batteri, e senza la collaborazione evolutiva che gli esseri umani hanno forgiato con loro milioni di anni fa, saresti morto subito dopo essere nato.

Uno dei batteri più comuni della pelle è Epidermide di stafilococco, un bug che ora sappiamo gioca un ruolo nel combattere Leishmania maggiore, la causa di una brutta malattia chiamata leishmaniosi che si traduce in foruncoli cutanei e piaghe aperte che non guariscono. Il buon bug innesca una risposta immunitaria chiamata IL-1 che il corpo non può produrre da sola, facendo Staphlococcus una parte necessaria del corpo umano, vitale per la nostra esistenza come qualsiasi organo.

I procarioti, che colonizzano anche il tubo digerente, coprono ogni superficie esterna della pelle. Insieme al resto del nostro benefico microbiota cutaneo, sono diventati parte di noi quando hanno iniziato a competere contro i microrganismi meno benevoli per il settore immobiliare. Insieme alle cellule immunitarie della nostra pelle, ci proteggono da batteri patogeni e funghi opportunistici che cercano di invadere. Ciò consente ai nostri corpi di spendere meno energia per difendere i nostri esterni e concentrarsi maggiormente su cose come combattere virus e cellule precancerose.

Sebbene ci sia ancora molto da imparare prima di poter davvero usare questa conoscenza nei nostri regimi di salute, stiamo già guardando ad un futuro che riguarda l'uso mirato dei batteri della pelle. Una start-up con sede nel Massachusetts, chiamata AOBiome, ad esempio, ha creato uno spray per il corpo fatto di batteri chemoautotropici coltivati ​​vivi chiamati Nitrosomonas. Sostengono che il loro spray può "ricostituire i batteri della pelle sana" e persino sostituire la doccia, poiché i batteri vivono dell'ammoniaca nel nostro sudore.

1Life come lo conosciamo non sarebbe qui senza cianobatteri

I cianobatteri, o alghe blu-verdi, sono forse le più antiche specie viventi sulla Terra, con fossili che risalgono a 3,5 miliardi di anni fa. Sono batteri unicellulari che crescono nelle colonie, e se non fosse per loro, non saresti qui, e nemmeno quasi ogni altra forma di vita.

I cianobatteri sono stati i primi fotosintetici al mondo. Hanno usato l'energia del sole insieme alle sostanze chimiche negli oceani primordiali e l'azoto inerte nell'atmosfera per produrre il loro cibo. Come prodotto di scarto, hanno generato ossigeno, un veleno per praticamente ogni altra forma di vita in quel momento e la causa dei primi eventi di estinzione di massa. Per un periodo di circa 300 milioni di anni, tutta questa generazione di ossigeno ha contribuito a formare l'atmosfera che conosciamo, durante l'epoca arcaica e proterozoica.

Quello non era l'unico modo in cui questi batteri hanno dato il via alla vita come noi la conosciamo. A volte durante l'era Proterozoica o all'inizio del Cambriano, hanno formato una relazione simbiotica con alcune cellule eucariote, rendendo il cibo per la cellula in cambio di un ambiente stabile da chiamare casa. Queste furono le prime piante, così come l'origine dei mitocondri eucarioti, che è essenziale per la vita animale. Questo evento veramente titanico è ora noto come endosimbiosi.

Mentre diverse forme di cianobatteri sono tossiche, una specie chiamata Spirulina era un'importante fonte di cibo per gli Aztechi e mangiata regolarmente da molte nazioni asiatiche. Oggi è spesso venduto in polvere o in compresse come integratore alimentare.