A Napoli la più grande ceppoteca al mondo di microalghe estremofile

Presso il Dipartimento di Biologia dell’Università Federico II di Napoli è presente dal 1973 la più grande collezione di microalghe al mondo.

Cos’è una ceppoteca?

Si definisce “ceppoteca” (Fig. 1) una collezione di microrganismi che, dopo essere stati isolati sotto forma di coltura pura, caratterizzati e classificati, vengono mantenuti in uno stato inattivo.

Ceppoteca di specie microbiche
Figura 1 – Fotografia di una collezione di microrganismi (ceppoteca).

In altre parole, si tratta di un vero e proprio archivio di cellule microbiche mantenute in vita attraverso vari metodi e conservate in opportune condizioni ambientali, al fine di preservarle per un tempo indeterminato.

La creazione di ceppoteche di piccole, medie e grandi dimensioni è fondamentale per conoscere, studiare e, di conseguenza, utilizzare i microrganismi. Tuttavia, è fondamentale saper coltivare e mantenere in vita differenti specie microbiche (Fig. 2).

Colture pure isolate su piastre Petri
Figura 2 – Collezione di microrganismi coltivati su terreno solido.

Infatti, la sfida principale del mantenimento dei microrganismi consiste nella conservazione delle originali caratteristiche genetiche e fenotipiche, evitando le contaminazioni, l’invecchiamento delle colture e le variazioni genetiche.

L’obiettivo principale delle ceppoteche è garantire nel tempo la facile reperibilità di colture pure di particolari specie o di specifici ceppi microbici caratterizzati da un qualsiasi tipo di interesse scientifico e applicativo. Tale vantaggio è particolarmente evidente ed importante nel caso di microorganismi estremofili (es. specie isolate nei vulcani, nelle solfatare, nei fondali oceanici, nei ghiacciai, ecc.), il cui isolamento dal proprio habitat naturale non è così semplice.

Perché collezionare microalghe?

Le microalghe (Fig. 3) sono organismi fotosintetici microscopici che vivono in tutti i corpi idrici e che utilizzano l’energia solare per sintetizzare gli zuccheri e l’energia necessaria alla loro vita.

Immagine al microscopio di microalghe verdi
Figura 3 – Fotografia al microscopio ottico di cellule della microalga Chlorella sorokiniana.

Questa classe di microrganismi ha da sempre attratto l’interesse della comunità scientifica e industriale per le enormi potenzialità che la caratterizzano. Infatti, le microalghe, oltre ad affascinare gli esperti in biologia per la loro grandissima varietà di metabolismi e condizioni di crescita (es. microalghe estremofile), trovano impiego in tantissimi campi di applicazione tra cui il settore alimentare, industriale, chimico, energetico ed ambientale.

Basti pensare all’impiego di microalghe per la bio-depurazione di acque reflue, per la produzione ecosostenibile di proteine, carotenoidi, lipidi o semplicemente per la produzione di biomassa algale da utilizzare come mangime per mammiferi e pesci o da utilizzare nell’alimentazione umana.

La ceppoteca dell’Università Federico II di Napoli

La collezione di microalghe del Dipartimento di Biologia dell’Università Federico II di Napoli (ACUF – Algal Collection University Federico II) è costituita, al momento, da oltre 700 ceppi, rappresentando la più grande ceppoteca al mondo di microalghe.

I ceppi raccolti finora appartengono ai phyla Cyanophyta, Chlorophyta, Rhodophyta e Bacillariophyceae, prevalentemente isolati da ambienti estremi, da suoli e da acque dolci.

Questa ceppoteca nasce da un’idea del Professor Roberto Taddei nel 1973 (Fig. 4) e con il passare degli anni la collezione si è arricchita costantemente.

Fotografia dell'archivio storico ritraente il Prof. Taddei, fondatore della ceppoteca di Napoli
Figura 4 – Fotografia del Prof. Roberto Taddei (1973), fondatore della ceppoteca ACUF di Napoli.

Infatti, la ceppoteca di Napoli si arricchisce annualmente di nuove specie grazie alle campagne di esplorazione italiane ed estere (Fig. 5).

Immagine dell'archivio storico ritraente degli appunti del Prof. Taddei riguardanti una campagna per l'isolamento di nuove specie.
Figura 5 – Fotografia di alcuni appunti del Prof. Roberto Taddei durante una campagna di esplorazione per l’isolamento di nuovi ceppi estremofili di microalghe (1976).

Nella collezione sono ampiamente rappresentate le alghe estremofile di ambienti acidi e termali sia europei sia extraeuropei (oltre 250 ceppi). Inoltre, sono mantenuti in coltura tutti i generi e le specie conosciute di Cyanidiophyceae.

Attualmente la ACUF costituisce la più importante collezione italiana di microalghe. Inoltre, la collezione possiede la maggiore consistenza mondiale di ceppi algali estremofili (alghe viventi a pH 1.5 e temperature di circa 40 °C), provenienti da diverse aree geografiche del mondo.

Gli obiettivi e i servizi della ceppoteca

Le attività di ricerca e di classificazione della ceppoteca di Napoli hanno come obiettivi principali la creazione di un database contenente tutte le informazioni riguardanti i ceppi collezionati, lo sviluppo di tecniche innovative di isolamento e caratterizzazione dei microrganismi, l’utilizzo delle microalghe in applicazioni biotecnologiche ma anche la creazione di un kit di alghe per scopi didattici e la costituzione di una specifica raccolta di ceppi – procarioti ed eucarioti – provenienti da beni archeologici ed artistici. Quest’ultimo punto in particolare pone come obiettivo lo sviluppo di tecniche per ridurre l’impatto negativo del bio-deterioramento dei beni culturali.

Infatti, la ceppoteca, all’interno del Dipartimento di Biologia, è dotata di laboratori di ricerca e sviluppo caratterizzati da molteplici facilities (Fig. 6).

Fotografie di alcuni laboratori di ricerca e sviluppo della ceppoteca ACUF di Napoli.
Figura 6 – Fotografia di alcuni dei laboratori di ricerca e sviluppo del Dipartimento di Biologia dell’Università Federico II di Napoli a disposizione della ceppoteca.

Lo staff della ACUF è attualmente composto da Professori e Ricercatori universitari tra cui Gabriele Pinto, Antonino Pollio, Claudia Ciniglia e Antonino De Natale.

Nicola Di Fidio

Sitografia

Bibliografia

  • D’Elia, L., Del Mondo, A., Santoro, M., De Natale, A., Pinto, G., & Pollio, A. (2018). Microorganisms from harsh and extreme environments: a collection of living strains at ACUF (Naples, Italy). Ecological Questions, 29(3), 63-74.
  • Del Mondo, A., Barani, A., Gregori, G., Ciniglia, C., Pinto, G., & Pollio, A. (2017). A flow cytometry coupled to species-specific primers approach for the isolation and identification of Cyanidiales (Rhodophyta) sampled at Stufe of Solfatara (Pozzuoli, Italy). Doctorate School In Biology, 31.
  • Iovinella, M., Eren, A., Pinto, G., Pollio, A., Davis, S. J., Cennamo, P., & Ciniglia, C. (2018). Cryptic dispersal of Cyanidiophytina (Rhodophyta) in non-acidic environments from Turkey. Extremophiles, 22(5), 713-723.
  • Osorio, J. H. M., Pinto, G., Pollio, A., Frunzo, L., Lens, P. N. L., & Esposito, G. (2019). Start-up of a nutrient removal system using Scenedesmus vacuolatus and Chlorella vulgaris biofilms. Bioresources and Bioprocessing, 6(1), 27.

Crediti immagini

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Nicola Di Fidio

Nicola Di Fidio, autore di Microbiologia Italia dal 2017 (94 articoli pubblicati). Laureato in Biotecnologie Industriali e Ambientali, Dottore di Ricerca in Scienze Chimiche e dei Materiali. Ricercatore Junior in Chimica Industriale presso il Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell'Università di Pisa. Coordinatore nazionale dell'Area Tematica "Riconoscimento del Dottorato di Ricerca" presso l'Associazione Dottorandi e Dottori di Ricerca in Italia (ADI). Settori di ricerca: biotecnologie industriali, microbiologia industriale, catalisi chimica, biocatalisi, chimica verde, chemiometria, sviluppo e ottimizzazione di processi di bioraffineria, valorizzazione di biomasse agroindustriali. Progetti di ricerca: sviluppo e ottimizzazione di processi catalitici chimici e biologici per la conversione di biomasse lignocellulosiche (canna gigante, cardo, scarti dell'industria della carta) in zuccheri di seconda generazione (glucosio, xilosio, arabinosio, cellobiosio), acidi organici (acido acetico, acido levulinico, acido formico), composti furanici (5-idrossimetilfurfurale, 2-furfurale), trigliceridi e metilesteri di acidi grassi a lunga catena. Tel.: +39 3299740251 E-mail istituzionale: nicola.difidio@unipi.it Scopus Author ID: 57194336585 ResearcherID: H-2409-2016 Orcid ID: orcid.org/0000-0001-8037-6355 ResearchGate Profile: https://www.researchgate.net/profile/Nicola_Di_Fidio2

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