Habitat a mangrovie, hotspot di diversità microbica

Habitat a mangrovie: hotspot di diversità microbica

La prima caratterizzazione mediante Sequenziamento di Nuova Generazione di comunità di batteri e Archaea nella zona a mangrovie di Bamenwan, Cina. A fornirla un nuovo studio pubblicato sulla rivista Scientific Reports

Tra alta e bassa marea

Le mangrovie sono formazioni vegetali tipiche delle zone umide estuarine intertidali lungo le coste tropicali e subtropicali, che interessano il 60-75% del litorale globale. Svolgono funzioni ecologiche ed economiche importanti: la protezione delle coste dalle tempeste, dall’erosione e da contaminanti ambientali e la fornitura di nursery habitat per numerosi organismi acquatici, per citare degli esempi.

Uno degli ecosistemi più produttivi al mondo – secondo gli scienziati – con alti livelli di salinità, sostanza organica e riciclaggio dei nutrienti e potenziale redox elevato. In tali condizioni ambientali uniche, questo habitat ospita risorse microbiche abbondanti e tipiche che ne fanno un hotspot di diversità microbica. Purtroppo, nonostante la nota importanza ecologica di queste foreste, le attività umane sono responsabili di crescenti minacce nei loro confronti.

Il microbiota delle mangrovie

I microrganismi presenti, terrestri, marini e d’acqua dolce, giocano ruoli chiave nel mantenimento e nelle funzioni dell’ecosistema. I microbi contribuiscono ai cicli biogeochimici e servono come fonte primaria di alimentazione per piante e animali. La diversità e l’attività microbica sono essenziali per la produttività, la conservazione e il recupero delle mangrovie. Inoltre, piante di mangrovie e microrganismi possono intrecciare strette relazioni: molti microbi, ad esempio, sono utili per la crescita degli stessi vegetali.

Lo stato della ricerca

Negli ultimi anni sono stati segnalati numerosi studi microbiologici sugli ecosistemi delle mangrovie. Alcuni hanno isolato e identificato ceppi microbici di potenziale uso biotecnologico, altri hanno caratterizzato i gruppi microbici presenti e altri ancora le strutture della comunità batterica nella rizosfera.

L’ambiente anaerobico e ad alta salinità delle zone umide a mangrovie, inoltre, fornisce le condizioni per far prosperare gli Archaea, dominio pertanto particolarmente importante. Ricerche condotte finora, tuttavia, si sono concentrate principalmente sulle comunità batteriche, determinando una mancanza di informazioni sulle comunità di archèobatteri nei suoli di queste aree.

La prima caratterizzazione mediante pirosequenziamento

Il dottor Min liu e colleghi hanno descritto nel dettaglio comunità di batteri e archeobatteri presenti in 5 siti della zona umida a mangrovie di Bamenwan, Cina, prelevando campioni superficiali di suolo (30 cm) e analizzandoli tramite pirosequenziamento.

Comunità microbiche: un’immagine dettagliata

Gli studiosi hanno constatato interessanti differenze nella composizione della comunità batterica, con i Rhizobiales abbondanti in campioni di foresta di mangrovie interna, i Desulfobacterales nei siti al margine marino della zona interditale e Frankiales, Gaiellales e Rhodospirillales nei campioni prelevati in prossimità dell’estremità terrestre.

I Desulfobacterales, in quanto cluster dominante, sembrano aver contribuito notevolmente alla trasformazione dello zolfo nell’ecosistema a mangrovie. Questo ordine di batteri, in genere, è abbondante nei siti inquinati, dove i microrganismi sono associati alla degradazione anaerobica degli idrocarburi. I Deltaproteobatteri, infatti, sono stimolati dall’inquinamento da petrolio. Una conferma degli alti livelli di contaminazione degli ecosistemi costieri adiacenti all’area di Bamenwan dovuta al rapido sviluppo economico di queste regioni.

Abbondanze relative dei gruppi batterici a livello di phylum nei 5 campioni di sedimenti nella zona umida a mangrovie di Bamenwan (Scientific Reports, 2019).

Figura 1 – Abbondanze relative dei gruppi batterici a livello di phylum nei 5 campioni di sedimenti nella zona umida a mangrovie di Bamenwan (Scientific Reports, 2019).

Archaea: indici di diversità e struttura della comunità

Quanto agli archèi, riporta il team di ricerca, ricchezza e diversità sono apparse maggiori nel terreno all’interno della foresta di Xylocarpus mekongensis rispetto a quella di Brugangera sexangula. Tre i phyla riscontrati nello studio, Thaumarchaeota, Crenarchaeota ed Euryarchaeota: gli ultimi 2 dominanti in tutte le 5 aree di prelievo, ma con una diversa proporzione tra i campioni. Il trend osservato nell’abbondanza dei Crenarchaeota, inoltre, è risultato inverso rispetto alla tendenza emersa per gli Euryarchaeota.

I pathways metabolici

A completare il quadro un’analisi delle vie metaboliche per i profili funzionali sia dei batteri sia degli archèi.

Gli esperti hanno rilevato il metabolismo energetico, la biosintesi dei glicani, la replicazione, la riparazione e la traduzione dei Bacteria come le vie più abbondanti nei campioni dell’area del piano mesolitorale esposta verso il mare; mentre nei siti al limite terrestre spiccavano il metabolismo degli amminoacidi, dei carboidrati e dei lipidi, la biodegradazione degli xenobiotici e la trascrizione.

Simili le risposte ottenute per gli Archaea, per i quali tra i pathways più abbondanti nei campioni al margine marino della zona interditale citiamo il metabolismo dei nucleotidi e lipidico, la biosintesi dei glicani, la traduzione, la replicazione e le riparazioni.

Parola agli studiosi

“La zona umida intertidale di mangrovie ha una comunità batterica unica; […] si tratta del solo ecosistema forestale di ambienti marini” sottolineano gli autori del progetto. E spiegano, “il Next Generation Sequencing, […], fornisce un quadro relativamente dettagliato delle comunità microbiche rispetto ad altri metodi. I risultati potrebbero essere una guida utile per l’isolamento di batteri di interesse all’interno di questi siti distinti”.

Angela Chimienti

Fonte:
Crediti Immagini:
  • Figura 1  Min Liu, Huiqin Huang, Shixiang Bao & Yuhe Tong, Microbial community structure of soils in Bamenwan mangrove wetland, Scientific Reports (2019) 9:8406 |doi.org/10.1038/s41598-019-44788-x [Open Access] Creative Commons Attribution 4.0 International License.
  • Immagine in evidenza  Photo of some mangroves in the Salinas Estuary in Salinas, Puerto Rico, Own work. Modifiche: maggiore profondità e saturazione rispetto all’originale. Attribution: Boricuaeddie [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons.

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