Il legame tra cambiamento climatico e malattie fungine

Questo articolo è apparso originariamente in Rivista conoscibile.

All’inizio del 21° secolo, la febbre della valle era un’oscura malattia fungina negli Stati Uniti, con meno di 3.000 casi segnalati all’anno, principalmente in California e Arizona. Due decenni dopo, i casi di febbre della Valle stanno esplodendo, aumentando di oltre sette volte e espandendosi ad altri stati.

E la febbre della valle non è la sola. Le malattie fungine in generale compaiono in luoghi mai visti prima e funghi precedentemente innocui o leggermente dannosi stanno diventando mortali per le persone. Una probabile ragione di questo peggioramento della situazione fungina, dicono gli scienziati, è il cambiamento climatico. I cambiamenti nella temperatura e nei regimi delle precipitazioni si stanno espandendo dove si verificano i funghi che causano malattie; le calamità innescate dal clima possono aiutare i funghi a disperdersi e a raggiungere più persone; e le temperature più calde creano opportunità per i funghi di evolversi in agenti patogeni più pericolosi.

Per molto tempo i funghi sono stati un gruppo di agenti patogeni trascurato. All’inizio degli anni 2000, i ricercatori stavano già avvertendo che il cambiamento climatico avrebbe reso più diffuse malattie infettive causate da batteri, virus e parassiti come il colera, la dengue e la malaria. “Ma la gente non si concentrava affatto sui funghi”, afferma Arturo Casadevall, microbiologo e immunologo della Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health. Questo perché, fino a poco tempo fa, i funghi non creavano grandi problemi agli esseri umani.

La nostra elevata temperatura corporea aiuta a spiegare il perché. Molti funghi crescono meglio a una temperatura compresa tra 12 e 30 gradi Celsius (da 54 a 86 gradi Fahrenheit circa). Quindi, mentre trovano facile infettare alberi, raccolti, anfibi, pesci, rettili e insetti – organismi che non mantengono temperature corporee interne costantemente elevate – i funghi di solito non prosperano all’interno dei corpi caldi dei mammiferi, ha scritto Casadevall in una panoramica dell’immunità alle malattie fungine invasive nel 2022 Revisione annuale di immunologia. Tra i pochi funghi che infettano gli esseri umani, alcuni sono pericolosi, come le specie di Criptococco, Penicillium E Aspergillo, sono stati storicamente segnalati più nelle regioni tropicali e subtropicali che in quelle più fredde. Anche questo suggerisce che il clima potrebbe limitarne la portata.

Funghi in movimento

Oggi, tuttavia, il riscaldamento climatico del pianeta potrebbe aiutare alcuni agenti patogeni fungini a diffondersi in nuove aree. Prendiamo ad esempio la febbre della Valle. La malattia può causare sintomi simil-influenzali nelle persone che respirano le spore microscopiche del fungo Coccidioidi. Secondo un recente studio di Morgan Gorris, uno scienziato del sistema Terra presso il Los Alamos National Laboratory nel New Mexico, le condizioni climatiche favorevoli alla febbre della valle potrebbero verificarsi oggi in 217 contee di 12 stati degli Stati Uniti.

Ma quando Gorris ha modellato il luogo in cui i funghi potrebbero vivere in futuro, i risultati sono stati deludenti. Entro il 2100, in uno scenario in cui le emissioni di gas serra continuano senza sosta, l’aumento delle temperature lo consentirebbe Coccidioidi per diffondersi verso nord in 476 contee in 17 stati. Quella che una volta si pensava fosse una malattia per lo più limitata agli Stati Uniti sudoccidentali potrebbe espandersi fino al confine tra Stati Uniti e Canada in risposta al cambiamento climatico, dice Gorris. È stato un vero “momento wow”, aggiunge, perché metterebbe a rischio milioni di persone in più.

Anche alcune altre malattie fungine degli esseri umani sono in movimento, come l’istoplasmosi e la blastomicosi. Entrambi, come la febbre della valle, sono sempre più visti al di fuori di quello che si pensava fosse il loro ambito storico.

Tali estensioni dell’areale sono apparse anche in agenti patogeni fungini di altre specie. Il fungo chitride che ha contribuito al declino di centinaia di specie di anfibi, ad esempio, cresce bene a temperature ambientali comprese tra 17 e 25 gradi Celsius (da 63 a 77 gradi Fahrenheit). Ma il fungo sta diventando un problema crescente ad altitudini e latitudini più elevate, probabilmente perché l’aumento delle temperature sta rendendo le regioni precedentemente fredde più accoglienti per il chitride. Allo stesso modo, la ruggine del pino bianco, un fungo che ha devastato alcune specie di pino bianco in Europa e Nord America, si sta espandendo ad altitudini più elevate dove le condizioni precedentemente erano sfavorevoli. Ciò ha messo a rischio più foreste di pini. I cambiamenti delle condizioni climatiche stanno anche contribuendo a diffondere i patogeni fungini delle colture, come quelli che infettano banane, patate e grano, verso nuove aree.

Un clima più caldo modifica anche i cicli di siccità e piogge intense, che possono aumentare il rischio di malattie fungine negli esseri umani. Uno studio su oltre 81.000 casi di febbre della valle in California tra il 2000 e il 2020 ha rilevato che le infezioni tendevano ad aumentare nei due anni immediatamente successivi a periodi di siccità prolungata. Gli scienziati non comprendono ancora appieno il motivo per cui ciò accade. Ma un’ipotesi lo suggerisce Coccidioidi sopravvive meglio dei suoi concorrenti microbici durante lunghi periodi di siccità, poi cresce rapidamente una volta che tornano le piogge e rilascia spore nell’aria quando il terreno ricomincia ad asciugarsi. “Quindi il clima non influenzerà solo il luogo in cui si trova, ma anche il numero di casi che si verificano di anno in anno”, afferma Gorris.

Scatenando tempeste e incendi più intensi e frequenti, i cambiamenti climatici possono anche aiutare le spore fungine a diffondersi su distanze più lunghe. I medici hanno osservato epidemie insolitamente grandi di febbre della valle subito dopo tempeste di polvere o altri eventi che sollevano nuvole di polvere. Allo stesso modo, i ricercatori hanno riscontrato un aumento delle infezioni da febbre della valle negli ospedali della California dopo grandi incendi fino a 200 miglia di distanza. Gli scienziati hanno osservato questo fenomeno anche in altre specie: le tempeste di polvere originarie dell’Africa sono state implicate nello spostamento di un fungo del suolo che uccide i coralli nei Caraibi.

I ricercatori stanno ora campionando l’aria durante le tempeste di polvere e gli incendi per vedere se questi eventi possono effettivamente trasportare funghi vitali e patogeni per lunghe distanze e portarli alle persone, causando infezioni. Comprendere tale dispersione è fondamentale per capire come si diffondono le malattie, afferma Bala Chaudhary, ecologista fungino del Dartmouth College e coautore di una panoramica della dispersione fungina nel 2022. Revisione annuale di ecologia, evoluzione e sistematica. Ma la strada da percorrere è ancora lunga: gli scienziati non hanno ancora risposte a diverse domande fondamentali, come ad esempio dove vivono i vari funghi patogeni nell’ambiente o i fattori scatenanti esatti che liberano le spore fungine dal suolo e le trasportano su lunghe distanze per stabilirsi nel terreno. nuovi posti.

Tolleranza al calore in evoluzione

Aiutare le malattie fungine esistenti a raggiungere luoghi più nuovi non è l’unico effetto del cambiamento climatico. Il riscaldamento delle temperature può anche aiutare i funghi precedentemente innocui a sviluppare una tolleranza al calore e a diventare più mortali. I ricercatori sanno da tempo che i funghi sono capaci di questo. Nel 2009, ad esempio, i ricercatori hanno dimostrato che un fungo – in questo caso un agente patogeno che infetta centinaia di insetti nocivi – potrebbe evolversi per crescere a 37 gradi Celsius, cinque gradi in più rispetto al precedente limite termico superiore, dopo soli quattro mesi. Più recentemente, i ricercatori hanno coltivato un pericoloso agente patogeno umano, Criptococco deneoformans, sia a 37 gradi Celsius (simile alla temperatura del corpo umano) che a 30 gradi Celsius in laboratorio. La temperatura più alta ha innescato un aumento di cinque volte delle mutazioni nel DNA del fungo rispetto alla temperatura più bassa. L’aumento della temperatura globale, ipotizzano i ricercatori, potrebbe quindi aiutare alcuni funghi ad adattarsi rapidamente, aumentando la loro capacità di infettare le persone.

Ci sono anche esempi dal mondo reale. Prima del 2000, il fungo della ruggine striata, che devasta i raccolti di grano, era limitato alle zone fresche e umide del mondo. Ma dal 2000 alcuni ceppi del fungo si sono adattati meglio alle temperature più elevate. Questi ceppi più robusti hanno sostituito i ceppi più vecchi e si sono diffusi in nuove regioni.

Ciò è preoccupante, afferma Casadevall, soprattutto con le giornate più calde e le ondate di caldo che diventano più frequenti e intense. “I microbi hanno davvero due scelte: adattarsi o morire”, dice. “La maggior parte di loro ha una certa capacità di adattamento”. Poiché il cambiamento climatico aumenta il numero di giorni caldi, l’evoluzione selezionerà in modo più forte i funghi resistenti al calore.

E man mano che i funghi presenti nell’ambiente si adattano a tollerare il calore, alcuni potrebbero addirittura diventare capaci di superare la barriera termica umana.

Questo potrebbe essere già successo. Nel 2009, i medici giapponesi hanno isolato un fungo sconosciuto dalle secrezioni auricolari di una donna di 70 anni. Questo nuovo fungo in medicina, a cui è stato dato il nome Orecchie bianche, si diffuse presto negli ospedali di tutto il mondo, causando infezioni del sangue potenzialmente letali in pazienti già malati. L’Organizzazione Mondiale della Sanità ora elenca Orecchie bianche è uno dei gruppi più pericolosi di agenti patogeni fungini, in parte perché il fungo sta mostrando una crescente resistenza ai comuni farmaci antifungini.

“Nel caso dell’India, è davvero un incubo”, afferma Arunaloke Chakrabarti, medico micologo presso l’Istituto post-laurea di formazione medica e ricerca a Chandigarh, in India. Quando C. orecchio è stato segnalato per la prima volta in India più di dieci anni fa ed era in basso nella lista dei Candida specie che minacciano i pazienti, dice Chakrabarti, ma ora è la causa principale di Candida infezioni. Negli Stati Uniti, i casi sono aumentati drasticamente da 63 tra il 2013 e il 2016 a oltre 2.300 nel 2022.

Dove è successo? C. orecchio venire da così all’improvviso? Il fungo è apparso contemporaneamente in tre diversi continenti. La versione del fungo di ciascun continente era geneticamente distinta, suggerendo che fosse emerso in modo indipendente in ciascun continente. “Non è come se qualcuno avesse preso un aereo e li avesse trasportati”, dice Casadevall. “Gli isolati non sono correlati.”

Poiché tutti i continenti sono esposti agli effetti del cambiamento climatico, Casadevall e i suoi colleghi ritengono che il riscaldamento globale indotto dall’uomo possa aver avuto un ruolo. C. orecchio potrebbe essere sempre esistito da qualche parte nell’ambiente, potenzialmente nelle zone umide, dove i ricercatori hanno recuperato altre specie patogene Candida. Il cambiamento climatico, hanno sostenuto nel 2019, potrebbe aver esposto il fungo a condizioni più calde più e più volte, consentendo ad alcuni ceppi di diventare abbastanza resistenti al calore da infettare le persone.

Successivamente, hanno scoperto scienziati provenienti da India e Canada C. orecchio in natura per la prima volta, nelle Isole Andamane nel Golfo del Bengala. Questa versione “selvaggia” di C. orecchio crescevano molto più lentamente alla temperatura corporea umana rispetto alle versioni ospedaliere. “Ciò che mi suggerisce è che questa roba è presente in tutto l’ambiente e alcuni isolati si stanno adattando più velocemente di altri”, afferma Casadevall.

Come altre spiegazioni per C. orecchioL’origine di Casadevall è solo un’ipotesi, dice Chakrabarti, e deve ancora essere dimostrata.

Un modo per stabilire il collegamento con il cambiamento climatico, dice Casadevall, sarebbe quello di esaminare vecchi campioni di terreno e vedere se sono presenti C. orecchio in loro. Se le versioni più vecchie del fungo non crescono bene a temperature più elevate, ma col tempo iniziano a farlo, ciò costituirebbe una buona prova del fatto che si stanno adattando al calore.

In ogni caso, la possibilità che temperature più calde portino nuovi agenti patogeni fungini agli esseri umani deve essere presa sul serio, dice Casadevall, soprattutto se i funghi resistenti ai farmaci che attualmente infettano specie di insetti e piante diventeranno in grado di crescere alla temperatura del corpo umano. “Poi ci ritroviamo con organismi che non avevamo mai conosciuto prima Orecchie bianche.”

I medici stanno già riscontrando nuove infezioni fungine negli esseri umani, come cinque nuove specie di funghi Emergomiceti che sono comparsi soprattutto in pazienti affetti da HIV in quattro continenti, e il primo record di Condrosterium viola – un fungo che infetta alcune piante della famiglia delle rose – che ha infettato un micologo vegetale in India. Anche se queste malattie emergenti non sono direttamente collegate al cambiamento climatico, evidenziano la minaccia rappresentata dalle malattie fungine. Per Casadevall il messaggio è chiaro: è ora di prestare maggiore attenzione.

Nota dell’editore: questa storia è stata aggiornata il 27 settembre 2023 per correggere una descrizione errata della malaria. È causata da un parassita, non da un virus o da un batterio come inizialmente affermato.

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Shreya Dasgupta è un giornalista scientifico indipendente con sede a Bangalore, in India.

Questo articolo è apparso originariamente su Knowable Magazine, uno sforzo giornalistico indipendente da Annual Reviews. Iscriviti alla newsletter.