Gli ambienti estremi dell'Arabia Saudita, come il cratere Al Wahbah nella foto sopra, possono ospitare utili batteri estremofili. Credito:2022 KAUST; Junia Schultz
Un'analisi completa delle comunità batteriche di Deception Island, un vulcano attivo in Antartide, mette in evidenza il potenziale per l'utilizzo di batteri amanti del calore per ripulire la contaminazione da petrolio, mostra una nuova ricerca guidata dai ricercatori KAUST.
Júnia Schultz è recentemente entrata a far parte di KAUST come postdoc lavorando con Alexandre Rosado. Ha messo gli occhi sulla caratterizzazione del microbioma degli ambienti terrestri estremi in Arabia Saudita, inclusi vulcani, deserti e siti geotermici. Questi estremofili, batteri che crescono negli ambienti più estremi del mondo, compresi quelli che amano il calore (termofili), hanno un potenziale immenso per una miriade di applicazioni biotecnologiche.
"Gli estremofili prosperano in una moltitudine di condizioni ostili e si sono adattati per rimanere metabolicamente attivi in circostanze difficili", afferma Schultz. "Esibiscono capacità metaboliche e fisiologiche versatili e diverse e spesso sintetizzano preziosi bioprodotti."
Tali bioprodotti includono enzimi e composti bioattivi che possono essere utilizzati in settori come l'agricoltura, la farmacologia e persino l'esplorazione spaziale. Gli estremofili potrebbero anche fornire un metodo sicuro ed efficiente per ripulire la contaminazione da olio.
"Alcuni batteri mangiano il petrolio come fonte di carbonio, nutrienti ed energia", afferma Schultz. "Per fare ciò, prima secernono tensioattivi, sostanze che rompono la tensione superficiale dell'olio, prima di assorbire il petrolio emulsionato nelle loro cellule, dove viene degradato tramite attività enzimatica".
Per il suo dottorato di ricerca, Schultz era curiosa di scoprire se tali batteri esistono nel vulcano Deception Island in Antartide. Questo continente un tempo incontaminato è ora vulnerabile all'inquinamento, inclusa la contaminazione da petrolio, e gli scienziati sperano di trovare fonti di comunità batteriche locali con il potenziale per aiutare con la decontaminazione.
Schultz e colleghi hanno isolato 126 ceppi batterici da campioni raccolti in due siti geotermici sull'isola Deception.
"Questi termofili potrebbero fornire bioprodotti preziosi e interessanti, non solo per la decontaminazione dell'olio, ma per molte applicazioni", afferma Schultz. "Tuttavia, è difficile imitare gli ambienti estremi in laboratorio per coltivare questi ceppi batterici. La biomassa cellulare dei microrganismi è molto bassa in ambienti estremi, il che rende difficile estrarre il DNA".
Dopo molta persistenza, i ricercatori sono stati in grado di raccogliere abbastanza DNA di alta qualità per eseguire analisi genomiche e coltivare 126 ceppi batterici. Particolarmente interessanti sono state le caratteristiche genomiche e il potenziale metabolico di sette ceppi di Anoxybacillus flavithermus.
Il team ha identificato i geni correlati alla stabilizzazione del genoma in presenza di fluttuazioni di temperatura, proteine da shock termico e freddo, riparazione del DNA contro i raggi UV e resistenza alle condizioni alcaline, nonché geni per la degradazione dell'amido e della cellulosa.
Il team ha analizzato tutti i 126 ceppi per la loro capacità di produrre biotensioattivi e di degradare l'olio. Di questi, 76 ceppi sono cresciuti bene in colture con petrolio greggio come unica fonte di carbonio. Trenta ceppi hanno mostrato risultati particolarmente buoni per la degradazione dell'olio; 13 di questi hanno anche prodotto biotensioattivi, tra cui un ceppo di A. flavithermus.
Il petrolio è uno degli inquinanti più complessi sulla Terra e l'efficienza e l'efficacia della degradazione microbica dipenderanno da molteplici fattori, dalle variabili ambientali locali come la temperatura e il pH, alle frazioni, alla quantità e alla composizione del petrolio presente in un determinato sito.
"La comprensione completa dei ceppi batterici locali e del loro potenziale metabolico è fondamentale per progettare approcci futuri per affrontare la contaminazione del petrolio, non solo in Antartide, ma in tutto il mondo", afferma Schultz. "Sono entusiasta del potenziale offerto dagli estremofili e non vedo l'ora di esplorare gli ambienti estremi dell'Arabia Saudita alla ricerca di nuovi bioprodotti per tutti i tipi di applicazioni".
La ricerca è stata pubblicata in Microorganismi e Frontiere in microbiologia . + Esplora ulteriormente
