Che mondo sarebbe senza Alkanivorax borkumensis?

Una soluzione microbiologica agli sversamenti petroliferi

Inquinamento da idrocarburi

Nel luglio 2020 la NASA pianterà le radici dell’umanità su Marte, il pianeta più accessibile sulla base delle attuali conoscenze. Gli scienziati dell’agenzia spaziale americana sono convinti che quest’impresa favorirà la comprensione dell’evoluzione, base della prosecuzione del genere umano. Una notizia interessante che spinge, fra l’altro, a riflettere sul destino della Terra. Secondo le statistiche di worldometers, nel corso del 2019, oltre 3 milioni di tonnellate di agenti chimici tossici sono già stati rilasciati nell’ambiente, un numero in costante crescita. Fra gli inquinanti che causano maggiori preoccupazioni, ogni anno, 4.9 milioni di litri di petrolio sono riversati in acque americane.

Gli sversamenti di greggio non sono unicamente causati dall’errore umano ma possono verificarsi in maniera naturale sui fondali marini: secondo alcune stime, bastano solo ventiquattro ore per uno sversamento spontaneo di 10 mila litri di petrolio sui fondali della costa californiana. Ciononostante, l’uomo resta il diretto responsabile di tale disastro ambientale.

Per portare solo un paio di esempi, nell’aprile del 2010 la “marea nera” della Deepwater Horizon (Figura 1), stando alle immagini satellitari, si è estesa per circa 200 chilometri quadrati; inoltre recentemente, gli attacchi nel golfo di Oman hanno incendiato due petroliere americane.

Figura 1 – Sversamento della Deepwater Horizon fotografato da un satellite della NASA

Sistemi di rimozione degli idrocarburi

Quali armi abbiamo a disposizione per contrastare questa minaccia? Attualmente Seaswarm e Smart Filter Technology rappresentano le migliori soluzioni al problema: sistemi di filtraggio rispettivamente su base chimica e fisica.

A tal proposito la microbiologia fornisce un’efficace soluzione che contrasta gli sversamenti di petrolio: Alcanivorax borkumensis (Figura 2), un batterio “mangia-oli” isolato per la prima volta alla fine degli anni ’90 nei mari del nord. Esso ha un vantaggio competitivo sul resto della flora batterica marina: la capacità di degradare sia gli alcani lineari sia quelli a catena ramificata de «la maggior parte degli idrocarburi inquinanti». La sua forza risiede nella specificità verso queste sostanze, lo stesso tropismo espresso da un altro microbo “mangia-oli”, il Cycloclasticus pugetii.

Figura 2 – Alcanivorax borkumensis, descrizione schematica della sua biologia

Processi biologici dei batteri idrocarbonoclastici

La degradazione degli alcani attuata da Alcanivorax si articola in diverse vie di ossidazione terminale, coinvolgendo una monossigenasi legante la flavina, chiamata AlkB e i più noti Citocromi P450.

Il processo di degradazione degli alcani modifica fortemente il metabolismo del batterio, alterando i flussi di carbonio e la composizione lipidica di membrana: la cellula batterica si adatta a produrre energia direttamente dagli acidi grassi derivati dall’ossidazione degli alcani. Questo rimodellamento deriva da una regolazione dei geni coinvolti in un lifestyle unico, che si traducono in proteine dalle funzioni putative.

La ricerca è impegnata nello svelare i processi espletati dai batteri idrocarbonoclastici e ha lo scopo di convogliare le loro potenzialità verso la salvaguardia del nostro ambiente.

Green technology applicata

Lo sfruttamento del microbiota marino per la riduzione dell’inquinamento viene riconosciuto come green technology, in quanto non richiede l’introduzione di batteri esogeni per il reintegro del bio-equilibrio.

Tuttavia, l’alterazione dell’armonia microbiologica di un ecosistema potrebbe avere risultati imprevedibili. Al contrario di quanto si pensa, anche i batteri possono andare incontro ad estinzione. Ad oggi, la stima delle specie batteriche estinte è di oltre 50 mila. Anche per questo motivo, alcuni scienziati dell’Università del Québec hanno isolato gli enzimi di A. borkumensis alla base del processo catabolico degli idrocarburi, dimostrandone l’elevata efficienza di catalisi e rimozione di queste sostanze. Tali proteine potrebbero essere la chiave di volta per la riduzione dell’inquinamento ambientale, sia esso acquatico o terrestre.

In uno scenario che oscilla tra la ricerca di un sostituto alla Terra ed il suo risanamento, piccoli grandi accorgimenti come la raccolta differenziata rappresentano uno sforzo minimo che ognuno di noi ha il dovere di compiere.

Sitografia

Bibliografia

  • J. Alonso-Gutiérrez, «Alcanivorax strain detected among the cultured bacterial community from sediments affected by the ‘Prestige’ oil spill,» Marine Ecology Progress Series, 2008.
  • S. Santisi, «Biodegradation ability of two selected microbial autochthonous consortia from a chronically polluted marine coastal area (Priolo Gargallo, Italy),» Journal of Applied Microbiology.
  • J. S. Sabirova, «Proteomic Insights into Metabolic Adaptations in Alcanivorax borkumensis Induced by Alkane Utilization,» Journal of Bacteriology, 2006.
  • V. Catania, «Intrinsic bioremediation potential of a chronically polluted marine coastal area,» Marine Pollution Bulletin, 2015.
  • S. Louca, «Bacterial diversification through geological time,» Nature Ecology & Evolution, 2018.
  • T. Kadri, «Ex-situ Biodegradation of petroleum hydrocarbons using Alcanivorax borkumensis enzymes,» Biochemical Engineering Journal, 2018.

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