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Cianobatteri: fotosintesi e origine della vita

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3 mesi fa

8 minuti

I cianobatteri svilupparono la fotosintesi, ossia la capacità di trasformare la luce e l’acqua in energia, rilasciando ossigeno nell’aria milioni di anni fa. Questo momento dell’evoluzione ha permesso all’ossigeno di accumularsi nell’atmosfera e negli oceani, dando origine a un effetto domino di diversificazione della vita fino ad avere quella così complessa dei nostri giorni. Abbiamo intervistato la dott.ssa Vittoria Mallia una delle studiose che ha dedicato la sua carriera scientifica a questi piccoli batteri.

Iniziamo con il principio e la curiosità maggiore su questi batteri così importanti e affascinanti per il nostro Pianeta Terra. I cianobatteri altro non sono che un gruppo di batteri in grado di svolgere il processo di fotosintesi. Sono cioè in grado di ricavare energia dalla luce, esattamente come le piante. Per questo motivo sono stati a lungo considerati alghe e venivano chiamati “alghe azzurre” o “cianofite”. Denominati in passato anche alghe azzurre, sono il gruppo più ampio e diversificato di Procarioti fotosintetici. Ecologicamente molto versatili, sono diffusi in ambienti marini, d’acqua dolce e terrestri. La datazione di resti fossilizzati (stromatoliti) indica che i primi cianobatteri sono apparsi sulla Terra almeno 3,5 miliardi di anni fa.

I primi cianobatteri sono apparsi sulla Terra almeno 3,5 miliardi di anni fa.

I cianobatteri sono costituiti da cellule di dimensioni comprese fra 1 e 10 μm, prive di flagelli e con parete di tipo gram-negativo e comprendono forme unicellulari (Chroococcales e parte delle Pleurocapsales), coloniali (rimanenti Pleurocapsales) e filamentose semplici (Oscillatoriales e Nostocales) o ramificate (Stigonematales). Nelle Nostocales e Stigonematales per esempio la frammentazione dei filamenti produce ormogoni, corti filamenti in grado di spostarsi scivolando sul substrato.

I cianobatteri acquatici possono utilizzare vescicole gassose per spostarsi verticalmente.

La classificazione dei cianobatteri non è ancora ben definita. Il Bergey’s Manual individua trentaquattro generi, distribuiti nei cinque ordini sopra menzionati. I cianobatteri sono i soli Procarioti fotosintetici ossigenici, cioè capaci di utilizzare l’acqua come fonte di elettroni e di produrre ossigeno molecolare per questo motivo sono così importanti nella scienza, sono dei batteri che possono donare delle risposte molto importanti all’evoluzione della vita nel nostro Pianeta. Ovviamente alcuni cianobatteri producono tossine pericolose per gli animali, uomo compreso. In certe fasi della loro vita i cianobatteri possono sviluppare al loro interno delle tossine (es. microcistine, anatossine, ecc.) che, alla morte della cellula, vengono liberate in acqua. Queste tossine possono creare problemi di salute sia per contatto (es. irritazioni della pelle) e sia per ingestione (es. effetto epatotossico). Per questo le normative vigente prevedono che cianobatteri e tossine vengano monitorati nelle acque destinate alla balneazione.

Ma andiamo a scoprire i segreti di questi cianobatteri così importanti per il nostro pianeta.

Intervista alla dott.ssa Vittoria Mallia, studiosa di cianobatteri

Cosa ti ha spinto a studiare proprio i cianobatteri?

Diciamo che l’incontro tra me ed i miei amici cianobatteri è avvenuto un po’ per caso. Il mio progetto di dottorato era parte di un progetto molto più grande finanziato dalla comunità europea, che coinvolgeva altri 14 dottorandi ed altrettante organizzazioni di ricerca (accademiche e non) prevalentemente in Europa, ma non solo. Si trattava di una serie di studi sul comune argomento dei cosiddetti distruttori endocrini, ossia tutte quelle sostanze (di origine sia naturale che sintetica) che possono in qualche modo interferire con il sistema ormonale umano. Per i più curiosi che magari vogliono approfondire, il nome del progetto e’ PROTECTED (Protection Against Endocrine Disruptors).

L’approccio a questo enorme e complesso argomento voleva essere a 360֯. I vari studi se ne interessavano da un punto di vista medico, farmaceutico, chimico, di percezione dell’opinione pubblica (ricordiamoci che siamo immersi in un’infinità di sostanze in ogni momento della nostra vita. Le mangiamo, le respiriamo. Perciò un po’ di consapevolezza su come interagiscono con il nostro organismo può esserci utile! La ricerca ci migliora la vita, non dimentichiamolo mai!).

Tornando ai cianobatteri, il mio compito era provare a capire se le sostanze che i cianobatteri rilasciano in acqua (il loro ambiente preferito!), alcune delle quali sono gia’ famigerate per la loro tossicita’ e la maggior parte delle quali sono ancora sconosciute, avessero anche un ruolo come disturbatori di ormoni!

La presenza di cianobatteri è indice di inquinamento delle acque?

I cianobatteri sono presenti nelle acque (dolci e salate) del nostro pianeta da miliardi di anni. Perciò la loro presenza di per sé non è indice di inquinamento.
E’ la loro eccessiva presenza ad essere un campanello di allarme. Le enormi fioriture (“blooms”) a cui questi batteri danno origine sono visibili addirittura dallo spazio. Provate a cercare su Google foto scattate dai satelliti e vedrete queste enormi chiazze verdi coprire enormi porzioni di mari e laghi caldi e freddi. Queste foto dallo spazio ricordano quasi le foto delle aurore boreali (scusate la “deformazione norvegese”, vivendo a Oslo!), solo che invece che cielo e luce, si tratta di acqua e creaturine piccolissime. Visti da vicino ricordano invece delle alghe. Per questo vengono chiamati anche “alghe blu-verdi”, anche se non è corretto da un punto di vista biologico definirli alghe. Sono batteri. E se ne vantano!

Negli ultimi decenni il surriscaldamento globale e l’aumento di sostanze nutritive nell’acqua (per esempio scarti dell’agricoltura) hanno fatto aumentare e di molto sia la frequenza che la durata di queste fioriture. E questo ha un impatto enorme e spesso negativo sull’ambiente acquatico.

Qual è stata la difficoltà più grande nello studiare i cianobatteri?

Beh si trattava di un campo completamente nuovo per me. Un tipo di ricerca più biologica rispetto alla mia formazione puramente chimica. Ho dovuto imparare moltissimo sul mondo dei cianobatteri, completamente da zero. E si tratta di un mondo molto vasto e complesso. Oltretutto avevo una collezione di 27 specie diverse di cianobatteri (tutte tossiche!), che usavo per i miei esperimenti, ma che dovevo anche mantenere in vita. Una grossa sfida per me che non sono famosa per il mio pollice verde…o blu-verde!

I cianobatteri possono essere pericolosi per la salute umana?

Alcune specie di cianobatteri sono capaci di produrre sostanze estremamente tossiche, soprattutto per il fegato. E comunque in generale la loro presenza massiccia, eccessiva, può essere un problema anche di per se’. Pensiamo ad esempio all’uso ricreativo di laghi e mari. Non e’ cosi’ piacevole trovare questi ammassi verdi (a volte anche un po’ maleodoranti) a rovinarci la gita o la vacanza.

E non dimentichiamoci che non esistiamo solo noi umani. Una super quantità di cianobatteri può avere ripercussioni negative sulla biodiversità dell’ambiente acquatico.
Una curiosità: alcuni cianobatteri vengono addirittura venduti come positivi per la salute umana. La cosiddetta alga Spirulina, che magari molti conoscono come “super food” o sotto forma di integratore, non è un’alga, è un battere…un cianobattere! E fa parte di quei cianobatteri che non producono le sostanze tossiche di cui parlavo prima. Certo, da qui a dire che però faccia bene, la strada è lunga ed il marketing è tanto!

Quando si inizia a ricercare qualcosa di “ignoto” e si arriva alla risoluzione, qual è la sensazione ricorrente?

Quasi mai si arriva alla risoluzione, per come la intendiamo comunemente. La scienza difficilmente arriva ad un punto definitivo. Si mette e rimette in discussione. Soprattutto quando si avventura in campi quasi del tutto inesplorati. E non dimentichiamoci che anche risultati negativi sono risultati, utili a chi percorrerà la strada dopo di noi. E in effetti il mio studiare i cianobatteri in relazione al loro comportamento verso il sistema ormonale, era un campo molto poco esplorato. Diciamo che la mia (temporanea) risoluzione ha visto che i cianobatteri sono preoccupanti più per altri motivi che per un diretto e grave effetto sul sistema endocrino, ma che comunque un effetto c’è e andrebbe approfondito.

La dottoressa Mallia con i cianobatteri

Cosa può portare in avanti una scoperta come la tua? Pensi di approfondire altri aspetti dei cianobatteri?

La mia ricerca, essendo relativamente nuova, è stato solo un punto di partenza. Generalmente queste prime “esplorazioni” di superficie su un certo argomento servono a comprendere i punti interessanti dove andare in profondità, senza disperdere energie inutili.
In questo momento io e i cianobatteri ci siamo presi una “pausa di riflessione”, ma mai dire mai per il futuro.

 

Cesare Pavese affermava “finchè si avranno passioni non si cesserà di scoprire il mondo”

Non potrei essere più d’accordo. Passione (e curiosità) sono indispensabili, nella vita, nella ricerca, nella scienza. E di mondo da scoprire ce n’è ancora tanto. Ma anche di mondo da salvare, non ce lo dimentichiamo.

 

 

I tuoi prossimi studi

Ho preso una pausa dalla ricerca accademica ed in questo momento lavoro nel settore ricerca e sviluppo di una grande azienda del settore healthcare. Completamente nuovo, ma altrettanto stimolante. La prospettiva di lavorare su progetti che impattano sulla salute umana, sulla prevenzione, è molto motivante. Volevo vedere cosa significasse lavorare in azienda e sto imparando molto. Vedremo cosa porterà il futuro!

 

Grazie per la tua disponibilità

E’ stato un piacere poter raccontare la storia dei miei batteri qua su Lega Nerd, continuate a dare voce alla scienza in questo modo che è l’unico modo per contrastare lo scetticismo.

 

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