Tre nuovi studi degli scienziati della University of Maryland School of Medicine (UMSOM) hanno identificato i fattori chiave che aiutano i microbi a sopravvivere in ambienti difficili.

I risultati, che hanno implicazioni per la biotecnologia e la comprensione della vita in condizioni estreme, erano nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ), Astrobiologia , e il Rivista internazionale di astrobiologia .

"Il nostro lavoro sfrutta l'abbondanza di dati genomici e trascrittomici. I dati genomici rappresentano mappe stradali, e genetica, biochimica, e la microbiologia sono i veicoli per esplorare e ampliare la conoscenza, " ha detto l'autore principale degli studi, Shiladitya DasSarma, professore presso l'Istituto di tecnologia marina e ambientale nel Dipartimento di microbiologia e immunologia UMSOM "Utilizzando questo approccio interdisciplinare nella nostra serie di articoli recenti, abbiamo definito meglio i limiti della vita e i meccanismi che questi resistenti microbi e le loro proteine ​​utilizzano per sopravvivere e funzionare al freddo, salato, e ambienti con acqua limitata, come esistono su Marte. I nostri studi hanno anche applicazioni nella biotecnologia verde qui sulla Terra".

Il recente PNAS articolo si basa su una precedente analisi del Prof. DasSarma e di diversi colleghi, che ha identificato proteine ​​chiave nei microbi che si trovano in ambienti estremamente salati. Hanno esaminato la composizione in amminoacidi di diverse proteine ​​del microbio. Le superfici proteiche sono sovralimentate negativamente rispetto a tutti gli altri organismi. Queste proteine ​​utilizzano le cariche negative per legare strettamente le molecole d'acqua al fine di rimanere in soluzione e combattere gli effetti di alti livelli di sale e secchezza. Si sono concentrati su un microbo chiamato H. lacusprofundi (Hla), dal Lago Profondo, un lago molto salato in Antartide.

Volevano scoprire come funzionano le proteine ​​del microbo nei doppi estremi di molto salato, ambienti molto freddi. Hanno scoperto che alcuni amminoacidi erano più diffusi nel microbo. Si sono concentrati su un enzima, beta-galattosidasi. Hanno scoperto le differenze chiave tra le versioni dell'enzima in Hla e le versioni nei microbi che vivono in ambienti temperati. Tra le differenze chiave:imballaggio più flessibile degli atomi e maggiore flessibilità negli enzimi che funzionano a freddo.

Un altro studio, pubblicato oggi sulla rivista Astrobiologia , amplia lo studio, esaminando il ruolo degli enzimi nella capacità del microbio di sopravvivere in presenza di sali tossici. Questa ricerca ha implicazioni per la decontaminazione di ambienti tossici, così come la vita su altri pianeti come Marte, dove questi sali tossici, in particolare uno chiamato perclorato di magnesio, sono stati individuati in superficie.

Il terzo studio, pubblicato il mese scorso in Rivista internazionale di astrobiologia , ha mostrato che Hla e altri microbi altrettanto resistenti possono sopravvivere ai viaggi nella stratosfera, molte miglia sopra la superficie terrestre, dove le condizioni sono simili a quelle su Marte. La stratosfera è estremamente fredda, ha poco ossigeno e ha alti livelli di dannose radiazioni ultraviolette.

Questi studi hanno anche il potenziale per essere utili per la biotecnologia. L'approccio nello studio PNAS potrebbe essere utilizzato per progettare enzimi preziosi che funzionano a temperature più basse. Per esempio, la beta-galattosidasi modificata può essere utilizzata per produrre latte senza lattosio a basse temperature, e altri enzimi possono essere adattati per altri processi industriali "verdi" a temperature ridotte, riducendo così la quantità di energia richiesta nel processo di fabbricazione. Il perclorato viene utilizzato nel carburante per missili e nei fuochi d'artificio ed è un comune contaminante tossico in alcune acque sotterranee. Il lavoro in Astrobiologia potrebbe portare a un metodo per la sua rimozione.