Bacillus amyloliquefaciens: c’è vita oltre la cenere

“Gli individui di ciascuna specie che nascono sono molto più numerosi di quanti ne possano sopravvivere e quindi la lotta per l'esistenza si ripete di frequente.” C. Darwin

Sopravvivere. E’ un’arte propria di ciascun essere vivente che si trovi ad affrontare circostanze ambientali ostili, per la quale senz’altro alcuni di loro meriterebbero un record, come ad esempio i batteri estremofili, capaci di resistere a condizioni proibitive per altri esseri viventi.

Gli organismi idratati sono incapaci di sopportare temperature molto elevate, tuttavia esistono organismi disidratati, come alcune specie batteriche estremofile, che riescono a sopravvivere a temperature teoricamente associate ad una completa sterilizzazione, standardizzata a 120 ºC. Come ci riescono? Attraverso la formazione di spore che definiscono uno stato vegetativo come strategia di sopravvivenza.

Studi precedenti hanno dimostrato la capacitá, da parte di diverse specie batteriche del genere Bacillus e Clostidrium, di formare spore resistenti almeno ai 170 ºC. Un recente lavoro pubblicato sulla rivista scientifica Extremophiles ha rivelato un nuovo record di resistenza da parte della specie batterica Bacillus amyloliquefaciens: capacitá di esposizione a 420ºC e versatilitá del meccanismo di riparazione del DNA danneggiato dal calore.

Lynda Beladjal e il suo gruppo di ricercatori dell’Universitá belga di Ghent, hanno analizzato più di 150 campioni raccolti in diversi paesi e località tipicamente caratterizzati da temperature “tropicali”, tra cui Giordania, Marocco, Spagna e Tunisia. L’applicazione di tecniche di identificazione specifiche per spore termo-resistenti, ha portato alla selezione di un campione di terreno derivante da un’area arida del Marocco del Sud. L’applicazione di tecniche classiche di metagenomica e l’utilizzo della sequenza genica gyrA per la discriminazione della specie batterica, sono stati fondamentali per completare lo studio filogenetico del campione-record ed individuare così B. amyloliquefaciens.

Essenzialmente, l’esperimento di termo-resistenza è stato effettuato su una coltura di B. amyloliquefaciens precedentemente ridotta a polvere e consisteva in tre fasi distinte:

  • un essiccamento della coltura previamente ottenuta attraverso un’incubazione di 3 giorni, in completa assenza di umiditá.
  • un surriscaldamento della coltura essiccata fino ai 500 ºC in una cosìdetta fornace a muffola, per periodi variabili dai 30 ai 60 minuti.
  • un graduale raffreddamento della cultura surriscaldata, in condizioni di sterilitá.
Figura 1: a) Un campione della coltura di estremofili prima e dopo surriscaldamento a 420 °C b) Confronto tra spore di B. amyloliquefaciens prima e dopo surriscaldamento a 420 °C. c) Placcaggio di spore di B. amyloliquefaciens soggette a diverse temperature. d) Tabella qualitativa della capacità di sopravvivenza di spore di B. amyloliquefaciens.

Agli esperimenti di trattamento termico sono seguiti test qualitativi e quantitativi, oltre che caratterizzazioni morfologiche, fisiologiche e biochimiche che hanno permesso di caratterizzare e descrivere la capacità di sopravvivenza della specie in esame (Fig. 1).

Allo stesso tempo, gli studiosi hanno indagato la capacità di riparazione del DNA delle spore batteriche soggette ad elevate temperature, dato che il livello di mutagenesi in tali condizioni è estremamente elevato. Infatti, subito dopo il surriscaldamento, le spore attivano una serie di meccanismi che permetterebbero loro di proteggere il DNA dal disseccamento e dall’irradiazione, grazie all’attivazione di enzimi super-resistenti. Tali meccanismi vengono normalmente attivati anche nelle cellule umane in condizioni pericolose per la sopravvivenza.

Si tratta di uno lavoro molto interessante, dal momento che ci propone due potenziali spunti di ulteriore ricerca e approfondimento: La vita in altri pianeti, caratterizzati da condizioni ambientali estreme, sarebbe realmente possibile? E siamo davvero in grado di ottenere una completa sterilizzazione o sarebbe opportuno rivederne le attuali condizioni? Quesiti rilevanti e al centro del mirino tanto della comunità scientifica quanto dell’attuale società. Andare oltre i limiti e scoprirne di nuovi é stato da sempre l’obbiettivo dell’uomo in evoluzione e ovviamente della ricerca scientifica, sempre alla scoperta incessante dell’inesplorato.

Serena Galiè

Fonti:

  • Life from the ashes: survival of dry bacterial spores after very high-temperature exposure (Beladjal L. et al., 2018)
  • https://www.focus.it/scienza/scienze/la-vita-batterica-sopravvivere-oltre-temperatura-prevista

Laureata in Biotecnologie Mediche con curriculum internazionale in Management in Medical Biotechnology presso l’Università Alma Mater Studiorum di Bologna. Master in Biotechnology of Environment and Health presso l’Università di Oviedo, in Spagna. Attualmente studentessa di un PhD in Nutrizione e Metabolismo presso l’Università Rovira I Virgili, a Tarragona in Spagna.

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Laureata in Biotecnologie Mediche con curriculum internazionale in Management in Medical Biotechnology presso l'Università Alma Mater Studiorum di Bologna. Master in Biotechnology of Environment and Health presso l'Università di Oviedo, in Spagna. Attualmente studentessa di un PhD in Nutrizione e Metabolismo presso l'Università Rovira I Virgili, a Tarragona in Spagna.

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