Nell'agosto 2014, le tossine delle fioriture algali nel lago Erie hanno spento la città di Toledo, L'approvvigionamento idrico dell'Ohio, lasciando mezzo milione di residenti senza acqua potabile per più di due giorni. Un nuovo studio co-autore di ricercatori dell'Università del Tennessee, Knoxville, mostra che un virus potrebbe essere stato coinvolto nella crisi e suggerisce metodi per un monitoraggio più rigoroso delle forniture idriche.

Steven Guglielmo, Kenneth e Blaire Mossman Professore di Microbiologia, insieme agli studenti laureati UT Joshua Stough e Lauren Krausfeldt, ha lavorato con un team di 25 ricercatori per esaminare i tratti fisiologici di Microcystis, l'organismo cianobatterico responsabile delle fioriture algali simili a schiuma nel lago Erie. Hanno scoperto che era coerente con le fioriture algali del 2012 e del 2013 tranne per una cosa:le cellule di Microcystis avevano un'infezione virale. Tipicamente, le tossine dalle fioriture algali sono intrappolate all'interno della cellula fino alla morte della cellula. Ma le infezioni da virus possono causare la rottura delle cellule, la fuoriuscita della tossina nell'acqua e successivamente nei tubi di aspirazione degli impianti idrici e nei centri di trattamento.

I virus analizzati nello studio infettano solo batteri e non infettano l'uomo.

"Lo studio cambia il modo in cui pensiamo a come la tossina si muove intorno ai sistemi acquatici e entra nelle riserve idriche, " disse Guglielmo, che ha lavorato sul lago Erie dal 1997. "Può aiutarci a capire come questi organismi persistono in natura".

Lo studio è stato pubblicato di recente sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali .

I coautori includono Morgan Steffen della James Madison University, che ha iniziato il lavoro durante la transizione dai suoi studi di dottorato in microbiologia presso UT; Tim Davis del National Oceanic and Atmospheric Administration Great Lakes Environmental Research Laboratory; Michael McKay della Bowling Green State University; e Gregory Dick dell'Università del Michigan.

Gli scienziati hanno documentato l'infezione virale sequenziando l'RNA dai campioni di acqua di Toledo. Hanno usato modelli matematici al computer per simulare il modo in cui le fioriture algali si muovevano nell'acqua:le immagini satellitari sono state utilizzate per individuare dove si trovavano le fioriture in determinati giorni, e i modelli al computer hanno colmato le lacune intermedie.

"La cosa più importante che stiamo imparando è che ci sono fonti disciolte e particolate della tossina, " Disse Wilhelm. "Storicamente pensiamo che una tossina sia bloccata nella cella. In questo studio, abbiamo identificato un modo per far passare la tossina dalla fase particellare alla fase disciolta".

"Particolato" è un termine usato per descrivere qualcosa di più grande di una cellula, qualcosa che viene comunemente raccolto su un filtro. Si considera disciolto una volta che è in grado di scivolare attraverso il filtro.

La scoperta giustifica la necessità per gli scienziati e i comuni di monitorare la tossina in modo diverso da come hanno fatto tradizionalmente, guardando la fase disciolta o priva di cellule piuttosto che solo la fase del particolato, disse Guglielmo. Ciò consentirebbe alle autorità di gestione dell'acqua di rilevare meglio la tossina prima che si diffonda attraverso l'approvvigionamento idrico.

"Ci sono modi per fare la fase disciolta, ma sono ingombranti e in genere non gestiti dalla maggior parte delle agenzie di monitoraggio, " ha detto. "Questo studio sottolinea la necessità di farlo".

I prossimi passi includono l'esame se le infezioni virali svolgono un ruolo nel controllo della popolazione di alghe tossiche e studi continui sui nutrienti che queste cellule usano per crescere. Gli scienziati hanno già fatto una nuova osservazione in questo studio, confermando che le cellule stavano usando l'urea come fonte di azoto.

"Ci sta facendo rivalutare come i nutrienti possono modellare le comunità microbiche, " disse Guglielmo.

I ricercatori stanno ancora cercando di capire perché le fioriture algali siano esplose in crescita dagli anni '90 nei corpi idrici di tutto il paese e del mondo.

"Le fioriture algali stanno crescendo di intensità, gravità e frequenza, e stiamo cercando di capire perché, " Disse Wilhelm. "Questo studio è un altro pezzo del puzzle."