L'arsenico è il principale contaminante d'acqua dolce del pianeta, colpisce milioni di persone in tutto il mondo e causa un numero imprecisato di morti ogni anno. La rimozione dell'arsenico dalle acque sotterranee e dolci è una delle principali sfide che scienziati e politici devono ancora affrontare. Ora un nuovo studio dell'Università di Tel Aviv pubblicato su Comunicazioni sulla natura fa luce su un modello biologico unico di disintossicazione da arsenico.

Secondo la nuova ricerca, il Entotheonella batterio che abita il Theonella swinhoei la spugna è uno dei pochi casi conosciuti di un batterio che protegge il suo ospite dall'avvelenamento da metalli. Entotheonella salvaguarda queste spugne dai pericoli dell'arsenico e di un'altra comune tossina, bario.

"Questa particolare specie di spugna, che è tra gli animali più antichi che abitano oggi la terra, ospita una varietà molto varia, numero molto affollato di microrganismi, " ha affermato il Prof. Micha Ilan del Dipartimento di Zoologia della Facoltà di Scienze della Vita della TAU, che ha condotto lo studio. "Questi animali sedentari si sono evoluti per contenere un arsenale interno di sostanze chimiche e microbiota associato per affrontare predatori e patologie".

Una scoperta curiosa

Mentre studiava la biologia della spugna, che abita nel Mar Rosso e nell'Oceano Indo-Pacifico, Il prof. Ilan e il suo collega, il dott. Boaz Mayzel, hanno scoperto la curiosa capacità di queste spugne di accumulare e concentrare un milione di volte più arsenico di quello che si trova nell'acqua di mare. I risultati di tale studio sono stati pubblicati su PLOS One nel 2014.

Dottor Ray Keren, anche del Dipartimento di Zoologia della TAU e coautore della nuova ricerca con il Dr. Mayzel, sospettava che un batterio fosse coinvolto nella disintossicazione. Infatti, dopo approfonditi test, una singola specie batterica è stata trovata per guidare l'accumulo di arsenico e bario.

"Non abbiamo solo scoperto che una singola specie batterica era l'accumulatore sia di arsenico che di bario. Abbiamo anche scoperto che questo batterio mineralizza gli elementi tossici, trasformandoli in prodotti inerti all'interno delle sue celle in maniera controllata, " disse il dottor Keren. "Le spugne vengono mangiate dalle tartarughe e dai vermi, e anche se stanno esplodendo con l'arsenico, i batteri li rende non tossici. Diventano biologicamente inerti. È un modello biologico davvero unico".

Gli scienziati del TAU, in collaborazione con il Prof. Boaz Pokroy del Technion Institute of Science e la Dott.ssa Sirine Fakra dell'Advanced Light Source del Lawrence Berkeley National Lab, hanno sfruttato la tecnologia all'avanguardia per convalidare i risultati iniziali, che sono stati acquistati utilizzando la modalità di retrodiffusione di un microscopio elettronico a scansione. "Il prof. Pokroy ha preso un campione di Entotheonella allo European Synchrotron Radiation Facility entro una settimana dalla visualizzazione di quella prima immagine, " disse il dottor Keren. "Ecco, vide che il bario è mineralizzato mentre la barite e l'arsenico formavano picchi più piccoli di un minerale sconosciuto."

"Più lavoro da fare"

La successiva analisi di diffrazione ha rivelato che il minerale, arsenico cristallino, era infatti arseniato di calcio. Il Dr. Fakra ha quindi convalidato la presenza di questi minerali in condizioni criogeniche di sottocongelamento.

"Per rendere questo metodo di disintossicazione unico applicabile ad altre situazioni, dobbiamo in qualche modo sbarazzarci della spugna, " ha detto il Prof. Ilan. "In altre parole, c'è ancora molto lavoro da fare prima di noi, esseri umani, può capitalizzare su questo".

I ricercatori stanno attualmente studiando il meccanismo che il batterio utilizza per controllare la mineralizzazione degli elementi. "Una volta identificati gli enzimi coinvolti nel processo, possiamo cercarli nei batteri nell'acqua inquinata o trovare un modo per crescere Entotheonella nelle zone inquinate, " ha detto il dottor Keren.