Nannochloropsis gaditana è la micro-alga che Imad Ajjawi ha studiato con il suo team, riuscendo ad ottenere straordinari risultati. Il frutto delle sue ricerche è stato pubblicato il 19 giugno su “Nature Biotechnology” e riguarda l’impiego di N. gaditana nella produzione dei carburanti biologici.
La produzione di biodiesel si basa soprattutto sulla capacità di ricavare grandi quantità di grassi e riuscire a convertirli in carburante, il tutto in modo ecosostenibile. La caratteristica di N. gaditana sembra essere proprio la capacità di produrre una abbondante quantità di grassi, che aumenta ulteriormente quando è privata di un nutriente per lei importante: l’azoto. In condizioni di crescita normali e in presenza di nitrati infatti questa alga produce il 30% di grassi del suo peso secco, mentre in condizioni più stressanti per lei, in cui cresce in mancanza di azoto, il contenuto in lipidi raddoppia fino a raggiungere il 60%. Ma il prezzo da pagare per questo risultato è la riduzione della sua crescita, che avviene per un motivo abbastanza intuibile: in assenza di azoto l’attività biosintetica dell’alga diminuisce e quindi si assiste a un cambiamento morfologico per cui all’aumentare delle gocciole lipidiche nella cellula si assiste al corrispondente rimpicciolimento dei cloroplasti. Quindi le conseguenze non saranno mortali, ma è certo che queste condizioni in cui sono praticamente costrette a produrre una quantità di grassi maggiore del loro necessario, vanno a dirottare gran parte dell’energia che dovrebbe servire per le altre attività metaboliche. Quindi la qualità della vita di queste alghe andrebbe inevitabilmente a peggiorare in quanto riuscirebbero a stento a sopravvivere, senza riuscire a crescere.
Imad Ajjawi ha spiegato nella sua pubblicazione come è riuscito insieme agli altri ricercatori a risolvere questo problema: modificando il metabolismo di N. gaditana grazie a CRISPR, la nuova tecnica di editing genetico.
La loro impresa si è diversificata in alcune tappe. Inizialmente è stato necessario identificare i geni coinvolti nelle modificazioni metaboliche che si verificano in carenza di azoto: ne sono stati trovati 20. Successivamente questi geni sono stati disattivati a uno a uno per osservarne le conseguenze. Quando hanno spento il gene ZnCys, il contenuto in grassi è triplicato, contestualmente al rallentamento della crescita. Hanno capito che era proprio questo il gene su cui bisognava lavorare. Disattivarlo totalmente non bastava, non risolveva il problema in termini di crescita, quindi in seguito hanno tentato di “calibrare” la sua espressione, fino ad arrivare alla giusta via di mezzo: ottenere il 40% di lipidi in più, senza causare però rilevanti effetti collaterali sulle altre attività metaboliche.
Sembra che la coltivazione all’aperto di Nannochloropsis gaditana per la produzione dei carburanti biologici non causerebbe alcun danno, ma solo ulteriori benefici: innanzitutto non dovrebbe andare a infierire con l’uso delle terre arabili per la produzione alimentare in quanto Nannochloropsis gaditana non ha bisogno di acqua dolce, e inoltre consuma anidride carbonica, caratteristica che potrebbe solo giovare nel secolo del surriscaldamento globale. Purtuttavia sono ancora necessarie una serie di ricerche e regolarizzazioni, quindi la fase dell’esordio commerciale sembra essere ancora ben lontana.
Chiara Samperi
Fonti: Imad Ajjawi et al., “Lipid production in Nannochloropsis gaditana is doubled by decreasing expression of a single transcriptional regulator”, Nature Biotechnology, 19 june 2017
Anna Meldonesi, “Craig Venter fa il pieno di biodiesel con CRISPR”, Le Scienze, 06 luglio 2017
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