“Dottor Darwin”: la medicina sotto la lente dell’evoluzione

Dalle infezioni al cancro, i principi dell’evoluzione possono rivelarsi utilissimi a capire e combattere le malattie. La medicina evoluzionistica è il campo che tenta di operare una sintesi tra pensiero evoluzionistico e pratica clinica: esploriamone la storia e il potenziale in occasione del Darwin Day 2021.

“L’uomo è suscettibile di ricevere dagli animali inferiori, e di trasmettere loro, malattie come l’idrofobia, il vaiolo, la morva ecc.; questo fatto dimostra la stretta somiglianza dei tessuti loro e del loro sangue, sia nella struttura minuta sia nella composizione, molto più chiaramente di quanto non faccia il confronto con il miglior microscopio, o con l’aiuto della migliore analisi chimica”.

Il 12 febbraio si celebra ogni anno il cosiddetto “Darwin Day”, l’anniversario della nascita, nel 1809, di Charles Darwin. Sue sono le parole citate da L’Origine dell’uomo e la selezione sessuale, il libro di cui quest’anno si celebrano i 150 anni. Nel volume, il primo che lo scienziato dedica esplicitamente all’evoluzione degli esseri umani, Darwin parla molto delle malattie, quelle che colpiscono principalmente la nostra specie e quelle che sono invece diffuse negli altri animali.

Le forze dell’evoluzione, a partire dalla selezione naturale, sono cieche, e anche per questo la nostra anatomia è il risultato di una serie di compromessi e rimaneggiamenti avvenuti in natura nel corso di molti millenni. Guardando anche solo al nostro “cablaggio”, cioè alla distribuzione attraverso il corpo di vasi e nervi, un ingegnere si chiederebbe cosa sia andato storto in fase di progetto. E di fatto il punto è proprio questo: non è mai esistito un progetto. Naturalmente anche il nostro DNA è pieno di ridondanze, sequenze che sembrano non avere alcuno scopo – come il cosiddetto “DNA spazzatura” – e tracce di materiale genetico di altre specie con cui ci siamo ibridati, e delle miriadi di batteri e virus che sono penetrati dentro di noi.

La medicina conosce bene le imperfezioni del nostro corpo, senza che però sia sempre evidente come queste derivino da un’evoluzione molto più casuale di quanto ci piaccia pensare. Secondo alcuni il pensiero evolutivo non si è ancora sufficientemente integrato nella ricerca medica. È infatti soltanto dagli anni Novanta, con la pubblicazione dell’articolo The Dawn of Darwinian Medicine, che si è cominciato a parlare un po’ di più di medicina evoluzionistica.

La medicina evoluzionistica non è una disciplina nuova

Come suggerisce anche il nome, l’ambizione della medicina evoluzionistica (detta anche darwiniana) è di applicare i principi dell’evoluzione allo studio, alla cura e alla prevenzione delle malattie. I suoi fondatori, tra cui il medico statunitense Randolph M. Nesse, specificano che non si tratta propriamente di una nuova disciplina. L’idea è, piuttosto, di porre l’evoluzione alla base sia della ricerca medica che della pratica clinica. Una massima del biologo ucraino Theodosius Grygorovych Dobzhansky recita “Nulla in biologia ha senso se non alla luce dell’evoluzione”. Secondo Nesse, questo è altrettanto vero per la medicina.

La medicina evoluzionistica si può considerare ancora oggi una disciplina emergente anche se, come testimoniano le analisi della letteratura, dal 1991 a oggi l’espressione “evolutionary medicine” ha preso piede nei lavori scientifici. Nei curriculum di medicina i corsi sull’evoluzione, e di medicina evoluzionistica in particolare, sono in aumento. Per quanto riguarda l’Italia, pur non essendoci ancora percorsi specifici, vi si fa riferimento all’interno di altri corsi, e spesso i piani di studio sottolineano l’importanza della biologia evolutiva come basilare.

A cosa può servire la medicina evoluzionistica

Si potrebbe dire che la medicina evoluzionistica sia semplicemente un modo di concepire gli aspetti più teorici della scienza clinica, ma in realtà vi sono già molti esempi di quanto essa possa essere utile anche nella pratica medica. Il primo esempio, scontato, sono gli antibiotici, che funzionano come eccezionali killer di batteri finché gli agenti patogeni non evolvono e diventano resistenti all’effetto di questi farmaci. Si tratta del fenomeno che chiamiamo resistenza anti-microbica, del tutto prevedibile in base alla teoria dell’evoluzione: un antibiotico, specie se ad ampio spettro, esercita una forte pressione generalizzata sulle popolazioni batteriche che vengono così selezionate. In seguito a tale pressione, infatti, tutti i batteri suscettibili al farmaco muoiono, mentre quelli con mutazioni che li rendono resistenti sopravvivono e si affermano. Per ritardare l’emergere di mutanti resistenti, dovremmo quindi usare gli antibiotici solo quando è davvero necessario, riducendo così la pressione selettiva. Troppo spesso invece si prescrivono ai pazienti antibiotici senza che ce ne sia realmente bisogno (per non parlare di quelli utilizzati negli allevamenti per velocizzare la crescita del bestiame).

Un altro esempio riguarda il virus dell’HIV, che è possibile tenere a bada con la terapia Haart (Highly Active AntiRetroviral Therapy), un cocktail di farmaci antiretrovirali, messo a punto per colpire insieme più vulnerabilità virali, dopo che si era osservato che farmaci assunti singolarmente non erano sufficienti a contrastare la rapidissima evoluzione del virus. Attaccando invece il patogeno simultaneamente su più fronti, si riduce la probabilità che in breve tempo si affermino varianti resistenti alla terapia, come accadeva in passato quando si usava un unico antiretrovirale.

Anche sul nuovo coronavirus l’evoluzione ci dice moltissimo

La moltiplicazione rapida nelle cellule di un individuo infetto è il modo con cui i virus aumentano le proprie probabilità di diffondersi e infettare altri individui. Tuttavia. se l’ospite muore troppo rapidamente, un virus si diffonde più difficilmente. Per esempio, rispetto al virus dell’influenza, il terribile virus Ebola è più pericoloso per l’individuo, ma lo è relativamente meno per la società, proprio a causa della sua distruttività: le persone contagiate da Ebola, tramite contatto con i fluidi corporei, hanno una mortalità di circa il 50 per cento, e assai rapida, perciò i malati hanno relativamente poche opportunità di entrare in contatto con un vasto numero di persone e trasmettere loro il virus. Viceversa, per SARS-CoV-2 il tasso stimato di mortalità è enormemente più basso, di circa il 1-2 per cento, e anche per questo è estremamente contagioso, dato che in molte persone non provoca sintomi, o li provoca a distanza di giorni dall’infezione, quando il virus ha già avuto la possibilità di diffondersi.

Insomma, purtroppo per noi, installandosi nella nostra specie il nuovo coronavirus ha finora “vinto la lotteria” dell’evoluzione. Ma il virus continua a mutare, e per contrastarlo è fondamentale capire in che modo, per esempio attraverso gli studi genomici: l’albero filogenetico di SARS-CoV-2 sta diventando sempre più ramificato.

Anche il cancro evolve

Ogni tumore comincia con una cellula mutata, che inizia a moltiplicarsi in modo incontrollato. Nel tempo si formano popolazioni di cellule geneticamente diverse, tramite un processo analogo alla speciazione. Tumori che si sviluppano nello stesso organo ma in individui distinti condividono alcune mutazioni, ma possono comunque essere molto diversi tra loro, dato che il corpo, o ambiente, che li ospita è differente. È anche a causa di questa enorme eterogeneità che una terapia può funzionare più o meno bene a seconda dell’individuo. Ed è anche il motivo per cui lo stesso cancro può diventare resistente ai farmaci, in modo analogo a ciò che si riscontra con i batteri e i virus. Per questo le terapie oncologiche spesso prevedono la somministrazione non di un solo farmaco ma di una combinazione di farmaci.

A volte però nemmeno questo è sufficiente, e si sviluppa la multiresistenza. Capire che il cancro è qualcosa di plastico e in continua evoluzione ci permette di cercare strade alternative. Per esempio, studiando i geni del cancro è possibile stimare quali tumori sono più a rischio di sviluppare resistenza e possibilmente trovare nuovi punti deboli per terapie più mirate.