In compagnia di
miliardi di microbi

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Ventre snello

Erano passati solo quattro anni dal 2003, l’anno in cui era stato comunicato il completamento del genoma umano e del Progetto Genoma Umano, quando gli scienziati annunciarono di voler lavorare al Progetto Microbioma Umano. Dopo aver decifrato i circa 23.000 geni presenti nelle cellule degli esseri umani, i ricercatori ritenevano indispensabile scoprire la natura del materiale genetico fornito da milioni di cellule microbiche che popolano il nostro corpo. Il progetto che si propone di catalogare i nostri microrganismi ha acquistato, con il passare del tempo, sempre maggiore interesse. I batteri del nostro intestino, per esempio, producono vitamine e partecipano alla demolizione del cibo che noi mastichiamo; la presenza o assenza di alcuni di loro è stata associata all’obesità, alla malnutrizione, agli stati depressivi, ai problemi intestinali cronici, alla sclerosi multipla e persino agli effetti collaterali di alcuni farmaci. I biologi pensano che gran parte di quanto ci accade dipenda dall’attività dei microrganismi. 

di Paola Bastasin

 

Miliardi di microbi ci hanno seguito nel nostro percorso evolutivo, ma secondo uno studio apparso recentemente sulla rivista Science, noi abbiamo perso alcuni microrganismi che tuttora vivono con le grandi scimmie. Questi cambiamenti nella nostra microflora potrebbero spiegare la diffusione di alcune malattie umane, compresi alcuni disturbi mentali. Riuscire a orientare le nostre scelte alimentari per favorire la crescita di alcuni microbi rispetto ad altri potrebbe essere molto utile.
L’insieme dei microbi che vivono con noi rappresenta una massa pari a circa 1-1,5 chili, perché si tratta di esseri viventi molto piccoli, ma il loro numero è superiore a quello delle nostre cellule e la quantità e varietà di materiale genetico potrebbe arrivare a moltiplicare fino a cento o addirittura mille volte i geni presenti nel genoma umano. Con questo bagaglio di materiale informativo in più, è probabile che la visione che dobbiamo avere di noi stessi si avvicini molto a quella indicata dal biologo Jeffrey Gordon, della Washington University di St.Louis, come un insieme di cellule umane e microbiche e geni, che ci porta a considerare le nostre caratteristiche biologiche come un amalgama di attributi umani e microbici. Recentemente ci si è rivolti a microrganismi presenti nelle cavità nasali per ricavare antibiotici utili contro batteri resistenti e lo studio è stato pubblicato sul numero di Nature, nel luglio 2016. Ma la maggior parte dei microrganismi vive nel nostro intestino ed è di questi che ci occuperemo.

Pasta integrale con ragù vegetariano

Ingredienti per 4 persone:
• 320 g di maccheroncini integrali
• 150 g di zucchine
• 150 g di broccolo romano
• 150 g di melanzana tonda violetta
• 150 g di finocchio
• 2 cipollotti freschi
• 1 cipolla rossa
• ½ peperone rosso
• 2 gambi di sedano di media grandezza
• 1 bicchiere di spumante
• 1 pizzico di peperoncino
• Olio extravergine d’oliva
• Sale e pepe

Lavare tutte le verdure, togliere la buccia esterna della cipolla rossa e tritarla finemente. Tritare finemente il sedano comprese le foglie. Spuntare le zucchine, togliere le foglie del broccolo e della melanzana, eliminare i semi del peperone e tagliare tutte le verdure a dadini. Se si vogliono ridurre i tempi, è possibile tritare grossolanamente le verdure, una alla volta, utilizzando un mixer. Tagliare in quattro parti lungo l’asse longitudinale i cipollotti, mantenendo una parte del verde. Scaldare in un wok il vino e aggiungere cipolla, sedano e peperone. Dopo 5 minuti di cottura aggiungere tutte le altre verdure e 4 cucchiaiate di olio evo e continuare a cuocere per 15-20 minuti a fuoco basso, evitando che il sugo si asciughi troppo. Salare, pepare e aggiungere un pizzico di peperoncino a seconda del gusto. Lessare la pasta in acqua salata, scolarla, mescolarla con due cucchiai di olio evo e condirla con il ragù di verdure. Questo ragù si può preparare anche il giorno prima e conservare in un vaso di vetro in frigorifero.

Per secoli siamo rimasti all’oscuro della presenza di ospiti nel nostro corpo e, anche quando i microscopi ci hanno consentito di aprire una finestra su ciò che non possiamo vedere a occhio nudo, ben pochi erano disposti a scommettere che la nostra salute potesse dipendere dai batteri del nostro intestino. Uno di questi era Elia Metchnikoff, un microbiologo ucraino che riuscì a interpretare correttamente il ruolo dei globuli bianchi, le cellule basilari del sistema immunitario che fino all’inizio del secolo scorso erano erroneamente considerate responsabili delle infezioni. Insieme a Paul Ehrlich, ottenne il premio Nobel nel 1908, ma il nome di Metchnikoff è rimasto indissolubilmente legato ai suoi studi sullo yogurt e i latti fermentati. Interessandosi anche dei fenomeni dell’invecchiamento, egli notò infatti che le persone ultracentenarie, che vivevano nella regione del Caucaso e in Bulgaria, facevano largo uso nell’alimentazione di latte acido. Metchnikoff esaminò un gran numero di latti fermentati e isolò un microrganismo, il Lactobacillus bulgaricus, che pensò producesse una sostanza in grado di neutralizzare le tossine che provocavano l’invecchiamento precoce. Non fu preso seriamente dalla comunità scientifica di allora, ma lui diventò un appassionato di latte acido e visse fino a settantuno anni, un’età ragguardevole per l’epoca. Tra i suoi estimatori ci fu anche Isaac Carasso che avviò una piccola fabbrica di yogurt a Barcellona; iniziò vendendo nelle farmacie, estese il commercio ai negozi di alimentari e a questa attività diede il nome che corrispondeva al diminutivo del figlio Daniel: Danon. Attualmente la Danone ha più di 190 stabilimenti produttivi nel mondo. Oggi dobbiamo ringraziare le tecniche più recenti di sequenziamento del DNA se possiamo scoprire l’estesa gamma di microbi che popolano l’intestino, anche se ancora non abbiamo i mezzi per coltivarli in vitro, cioè al di fuori del loro ambiente naturale. Nonostante i tipi di microrganismi siano circa 400, si considerano in genere i due gruppi più numerosi: Firmicutes e Bacteroidetes. Intervengono sugli avanzi del cibo, quelli che arrivano nella parte terminale del nostro intestino, quando ormai i nostri enzimi hanno fatto quanto potevano per scomporre gli alimenti. Gli scienziati si sono chiesti se, tra le varie cause dell’epidemia di obesità, non ci sia anche la composizione della popolazione microbica.

Carciofi ripieni

Ingredienti per 4 persone:
• 4 carciofi
• 2 fette di pane integrale
• 2 cucchiai di parmigiano grattugiato
• 2 cucchiai di pecorino grattugiato
• 1 spicchio d’aglio
• 40 g di dragoncello fresco
• Olio extravergine d’oliva
• Aceto
• Sale e pepe

Accorciare il gambo dei carciofi lasciandone 3-4 centimetri, eliminare le foglie esterne più coriacee, tagliarli a metà e eliminare l’eventuale fieno. Disporre i carciofi sul cestello del vapore e cuocerli al vapore fino a che saranno teneri. Nel frattempo privare il pane della crosta e bagnarlo con acqua e aceto; strizzarlo bene e inserirlo nel mixer insieme ai formaggi, allo spicchio d’aglio, alle foglie di dragoncello e aggiungere un cucchiaio di olio evo e un pizzico di sale e pepe; frullare il tutto. Distribuire il ripieno su ciascuna metà dei carciofi e appoggiarle, con l’interno rivolto verso l’alto, su una teglia rivestita di carta da forno; irrorare con olio evo e infornare a 180°C per circa dieci minuti in modo che il ripieno formi una gradevole crosticina sulla superficie. Servire caldi.

Nel 2013 è apparso sulla rivista Science uno studio condotto da un team di scienziati guidati da Jeffrey Gordon. I ricercatori hanno trovato due gemelle omozigoti, una magra e l’altra obesa. Hanno prelevato i microrganismi intestinali della gemella grassa e li hanno trapiantati in un gruppo di topi privati di batteri grazie a un trattamento con antibiotici; in un secondo gruppo di topi così sterilizzati hanno invece trapiantato i batteri della gemella magra. I topi che avevano ricevuto i batteri dalla gemella grassa sono diventati obesi, mentre quelli che avevano ricevuto i batteri della gemella magra sono rimasti magri. Le differenze pare siano legate alla diversa proporzione tra i due grandi gruppi di batteri. Nei soggetti obesi sembra esserci una minore biodiversità microbica e meno bacteroidetes. Inoltre è emerso che i topi avevano reazioni diverse anche a seconda del tipo di dieta a cui erano sottoposti. L’obiettivo degli scienziati è riuscire a trovare il giusto abbinamento tra probiotici, i batteri utili, e alimentazione.
La dieta può avere effetto sulle caratteristiche della popolazione microbica intestinale, la quale, dal canto suo, si comporta come un organo metabolico in grado di trasformare i componenti della dieta. Il risultato è una diversa produzione di sostanze che possono avere effetti biologici su innumerevoli cellule. Per esempio, alcuni batteri sono in grado di utilizzare le parti fibrose del nostro cibo, come la cellulosa, per trasformarle in acidi grassi a corta catena che sono un ottimo nutrimento per le cellule dell’intestino, altri batteri producono sostanze in grado di agire anche su organi distanti dall’intestino, come il cervello.

Insalata autunnale

Ingredienti per 4 persone:
• 200 g di formaggio di capra
• 8 gherigli di noci
• 1 barbabietola rossa cotta
• 1 mela Pink Lady o Granny
• Smith
• 1 pera decana
• Aceto di mele
• Olio di noce
• Senape e sale

Scegliere frutta biologica in modo che si possa consumare con la buccia ben lavata. Tagliare in quattro parti la mela e la pera e togliere il torsolo con i semi. Affettare a pezzi irregolari barbabietola, pera e mela e unirle in una terrina. In un barattolo di vetro mescolare due cucchiai di aceto, due cucchiai di olio di noce, un pizzico di sale e mezzo cucchiaino di senape, chiudere il barattolo e agitare per ottenere una vinaigrette. Condire con la vinaigrette e cospargere con i gherigli di noci tritati grossolanamente e con il formaggio tagliato a pezzettoni.

In Francia il consumo di formaggi è quasi il doppio di quello negli Stati Uniti e in Gran Bretagna, eppure i decessi per malattie cardiovascolari sono più bassi. Dalla fine degli anni Ottanta si parla di “paradosso francese” per indicare questa discrepanza tra consumo di grassi saturi dei francesi e minore suscettibilità alle malattie cardiache rispetto agli anglosassoni. Secondo Tim Spector, docente di epidemiologia genetica al King’s College di Londra, la dieta francese, dal vino ai formaggi, è ricca di prodotti artigianali che sfruttano la fermentazione microbica. Negli USA ci sono due fattori che concorrono a limitare le produzioni artigianali: la Food and Drug Administration (FDA) che si occupa degli effetti sulla salute e fa fatica ad accettare la presenza di microrganismi che caratterizzano il latte crudo utilizzato per alcune produzioni casearie in Francia e in Italia, e il ministero dell’agricoltura statunitense (USDA) che si preoccupa di come piazzare le grandi eccedenze di latte convogliandole verso le produzioni industriali di formaggio, che viene usato come ingrediente in moltissime preparazioni di cibo industriale. I formaggi industriali sono però poverissimi di batteri vivi e quelli presenti non hanno nulla a che vedere con la grande varietà di specie che caratterizza l’universo dei formaggi italiani e francesi, le cui diversità non si limitano al tipo di latte, vaccino, bufalino, ovino o caprino, ma interessano anche l’utilizzo di latti non pastorizzati e la maturazione in ambienti che arricchiscono il prodotto di una microflora autoctona. Da alcuni anni Slow Food si batte per difendere i produttori di formaggi con latte crudo perché ritiene che il latte crudo trasferisca ai formaggi gli aromi e i profumi del territorio in cui sono cresciuti gli animali che lo producono, racconta di quali erbe e i fiori dei pascoli si sono nutriti, rendendo i formaggi a latte crudo più buoni, più complessi, più interessanti. La pastorizzazione distrugge i batteri patogeni, ma anche quelli positivi, necessari per trasformare il latte in formaggio. Per avviare la produzione è necessario, quindi, aggiungere ceppi batterici selezionati che rendono più uniforme e anonima la produzione. Sul sito di Slow Food, alla voce resistenza casearia, si possono trovare alcuni spunti interessanti sui benefici e i pericoli del latte crudo.

Scorfano con patate
e topinambur

Ingredienti per 4 persone:
per la pasta:
• 2 scorfani di media grandezza
• 300 g di patate piccole o medie
• 300 g di topinambur
• 3 spicchi d’aglio
• crème fraîche
• Alloro e timo
• prezzemolo
• Olio extravergine d’oliva
• Sale

Chiedere al pescivendolo di pulire e squamare gli scorfani; una volta a casa, inserire nel ventre un trito di aglio e prezzemolo e una fettina di limone. Disporre i pesci su una teglia rivestita di carta da forno e irrorarli con un filo di olio evo. Infornare a 180°C e dopo un quarto bagnare gli scorfani con il vino bianco. Cuocere per altri 15-20 minuti, controllando la cottura con una forchetta per verificare che la lisca si stacchi facilmente dalla carne, per esempio vicino alla coda. Nel frattempo, pelare i topinambur e tagliarli a fette; lavare bene le patate e affettarle lasciando la buccia. Scaldare in un tegame 2 cucchiai di olio e unire patate e topinambur, mescolare per farli dorare, aggiungere un bicchiere di crème fraîche , l’alloro e l’aglio schiacciato, salare e cuocere per 15 minuti, bagnando con acqua bollente se dovesse asciugarsi troppo; unire un cucchiaio di foglioline di timo e continuare la cottura fino a che i tuberi saranno morbidi. Versare tutto in una pirofila e infornare per 15 minuti a 220°C per ottenere una doratura sulla superficie. Servire il pesce nei piatti insieme a patate e topinambur ben caldi.

Rob Knight è direttore del Microbiome Initiative presso l’University of California e spiega in una conferenza su TED.com, che dentro di noi c’è un crogiuolo di comunità diverse, spesso molto diverse da un essere umano a un altro. L’attrattiva che la pelle di ognuno di noi rappresenta per le zanzare cambia proprio in virtù delle diverse popolazioni microbiche che vivono sulla superficie del nostro corpo. Gli esseri umani condividono il 99,9 % del DNA, e ciò capita con chiunque si sieda accanto a noi in una sala d’aspetto, ma lo stesso non si può dire per i microbi intestinali. In tal caso la condivisione potrebbe limitarsi solo al 10% dei microrganismi intestinali tra noi e il nostro vicino di sedia. Il patrimonio genetico di questi microscopici esserini aumenta il grado di variabilità che esiste tra ognuno di noi. Se rinascesse qualcuno affezionato al concetto di purezza della razza, farebbe certo più fatica a prendere in giro il prossimo.
In quale altro modo si può utilizzare questa grande variabilità microbica? Le serie televisive come CSI Miami sono in grado di sfruttare le ultime frontiere della ricerca scientifica per incastrare il criminale di turno. Se i detective del secolo scorso avevano a disposizione solo le impronte digitali come firma autentica dell’assassino, da circa venti anni è possibile utilizzare piccoli frammenti organici per ricavare il DNA di tutte le persone presenti sulla scena del crimine. Oggi potremmo ricavare qualche dato in più analizzando il microbioma, il DNA delle specie batteriche che vivono nel nostro corpo. Poiché il microbioma dipende da sesso, età e stili di vita, potrebbe suggerire molte informazioni utili a ricostruire il profilo del sospettato.
Per ricordarci ancora una volta la grande importanza delle differenze, dovremo tenere a mente che i diversi popoli della Terra non hanno solo lingue e culture diverse, anche il microbiota, la varietà di batteri dell’intestino. L’impoverimento di batteri aumenta il rischio di obesità e malattie cardiovascolari. Il microbioma intestinale delle popolazioni provenienti da Africa e Sud America è diverso da quello delle comunità occidentali industrializzate di Europa e Nord America. I contadini del Malawi o del Venezuela hanno più batteri Prevotella, un enterotipo più abbondante tra i vegetariani e le popolazioni che prediligono i cereali. Questo enterotipo produce vitamina B1, la tiamina, una vitamina importante per il metabolismo dei carboidrati e per aiutare l’efficienza delle cellule nervose. Alcuni tipi di batteri, o enterotipi, prevalgono nelle popolazioni in cui la dieta è ricca di carne come in Europa e negli USA, dove si trova più comunemente l’enterotipo batteroide con batteri che hanno la capacità di produrre enzimi in grado di scomporre di tutto e sono molto efficienti nell’utilizzo di carboidrati. Producono vitamina H, nota come biotina, importante nella trasformazione di grassi, zuccheri e proteine. In uno studio italiano sono state confrontate le diete di bambini tra 1 e 6 anni africani del Burkina Faso e europei di Firenze. La dieta dei bambini del Burkina Faso era povera in grassi e proteine animali e ricca in amido, fibre e polisaccaridi vegetali, cereali e legumi locali erano la base alimentare. Per i bambini di Firenze dopo lo svezzamento la dieta era quella tipica dei Paesi occidentali, ricca in proteine animali, zucchero, amido e grassi e povera in fibre. Nei bambini africani erano più abbondanti i batteri Bacteroidetes, mentre in quelli italiani erano più abbondanti i Firmicutes. Ma l’aspetto caratterizzante era la varietà di specie microbiche, probabilmente adatte a migliorare l’utilizzo degli alimenti ricchi di fibre nei bambini burkinabè. La varietà microbica è associata a maggiore resistenza alle infezioni e minori rischi di disturbi intestinali. L’adattamento dei batteri alle risorse alimentari di una popolazione è diventato evidente nel caso dei Giapponesi, nel cui intestino sono stati trovati geni di batteroidi marini, in grado di decomporre le alghe. A riprova del legame tra alimentazione e batteri, Rob Knight raccomanda attenzione nel cambiare drasticamente la propria alimentazione. Diete estreme possono provocare danni in tempi rapidi. Un gruppo di ricercatori di Harvard University ha diviso alcuni volontari in due gruppi: uno ha ricevuto solo cibo vegetale, l’altro solo cibo animale. Le specie microbiche hanno rispecchiato rapidamente le differenze osservabili tra mammiferi carnivori e erbivori. La rapidità con cui si modificava la flora batterica può far pensare allo sviluppo di meccanismi evolutivi capaci di far approfittare al massimo i nostri progenitori di saltuari momenti di ricchezza di alimenti carnei.  Il gruppo che riceveva solo alimenti di origine animale ebbe un aumento di batteri intestinali resistenti agli acidi biliari tra cui anche Bilophila wadsworthia, un batterio comune in chi soffre di appendicite, una conferma del legame tra dieta e malattie infiammatorie dell’intestino. Un gruppo internazionale di ricercatori ha pubblicato uno studio su Nature Communication il cui oggetto era la variazione nella flora intestinale in popolazioni con diete diverse. Il confronto è stato fatto tra il microbiota intestinale degli Hazda, una tribù di cacciatori-raccoglitori della Tanzania, e quello del campione rappresentativo delle popolazioni urbane italiane. La tipica dieta Hadza consiste di cibi selvatici, frutti del baobab, bacche e tuberi, un po’ di cacciagione, miele. I risultati dimostrarono anche in questo caso come il microbioma intestinale degli Hadza sia più vario rispetto a quello di controllo prelevato dalle popolazioni urbane italiane. Per capire come agisca l’alimentazione sul microbiota saranno necessari altri studi, ma una cosa è certa: l’importanza di una dieta ricca di fibre.