Batteri di Pietroburgo: a raccolta su architetture litiche

I batteri di Pietroburgo: microbica raccolta d’invisibili storie, biologiche storie; forme di vita, votate alla selettività evenemenziale, all’oligotrofìa superficiale. Ostiche strutture litiche, architetture e monumenti, palazzi e strade ospitano, da ostaggi, scuri depositi superficiali; pietre infine, che hanno guidato destini, raccolto poeti, testimoni locali, vigliacchi immortali. Batteri e micromiceti e metalli pesanti: questi, gli oggetti d’indagine.

Pietroburgo: musa matrigna, immersa nella Neva.

Ha appena trecentovent’anni, la città dagli inquieti innùmeri nomi, e soprannomi: Pietroburgo. San Pietroburgo. La città sulla Neva, la Venezia sulla Neva, la Palmira del Nord, la Città delle tre Rivoluzioni, Piter, la Capitale del Nord. La Capitale, sì. Tale la destinò il suo fondatore, Pietro il Grande. Sovrano illuminato che viaggiò così tanto, attraverso l’Europa delle grandi corti, d’Inghilterra, Austria, ed Olanda, ch’ebbe tutto il tempo di avvezzare gusto e cultura alle occidentali costumanze. Così, pur di lanciare un ponte verso tali mirati capisaldi, scelse un sito di fondazione spinto a nord: una palude sul delta del fiume Neva, i cui connotati geoclimatici, condizionarono per sempre uomini e cose.

Ogni capitale è di solito caratterizzata dal suo popolo che getta su di essa l’impronta della nazionalità, ma Pietroburgo non ha nessun carattere. […] Vi è una straordinaria quiete, il popolo non ha alcuno spirito, tutti impiegati e funzionari […] paiono usciti dalle riviste di moda esposte nelle vetrine. […] Tutto è sprofondato in lavori inutili, insignificanti nei quali infruttuosamente si consuma la loro vita.

Nikolaj Vasil’evič Gogol’

Burocratizzazione annichilente per Gogol‘ (figura 1); alienazione dei ritmi e dei sensi, a «Pietroburgo, la città più astratta e premeditata di tutto il globo terrestre», chiosa Fëdor Michajlovič Dostoevskij (figura 2), dal suo Sottosuolo. Premendo sul determinismo atmosferico persino, in scandaglio tra Delitto e Castigo: «quale importanza non hanno le influenze climatiche! E Pietroburgo è il centro amministrativo di tutta la Russia; il suo carattere non può non riflettersi su tutto». E già si giustificano letterariamente la pazzia, e le più torbide sommosse dell’animo umano ad un milieu zuppo di polisemiche inquietudini.

Dove c’è acqua c’è vita: i batteri di Pietroburgo

Proprio nel cuore della città dai bianchi notturni sudari, di brume e nèbuli oblii, sorge un antico cimitero monumentale, dimora ultima e celebrazione imperitura delle grandi personalità russe, cardini della cultura mondiale: il cimitero di Volchovskoe (figura 3). Qui, vi è il Literatorskie Mostki, letterario ponticello, evocante le passerelle d’antan tra i lapidei memoriali, scavalcanti il fango, di un suolo sempre pronto a render ragione delle sue stagnanti fondazioni.

Turgenev, Leskov, Mendeleev, Jazykov, Pisarev, Belinskij, riposano lì. E lì, sulle superfici litiche e rocciose, come sui monumenti e le architetture cittadine, la profonda umidità atmosferica e pedologica, complice e corrèo l’inquinamento dell’intero ecosistema urbano, si stratificano da decenni depositi di nerume. Pàtine e croste scure, infatti, occludono la pietra da costruzione degli splendidi edifici monumentali e storici, minando, in latenza nota, finanche la loro integrità, conservazione e stabilità.

Architetture e pietre, incrostate di storie.

Le solide eredità di Pietro Alekseevič Romanov, sono ormai terra di conquista per svariati stipiti microbici. Comunità litobiotiche, includono taxa fungini, algali, batterici certo, ma anche esemplari di muschi e licheni. E nell’ideale interfaccia aria-pietra, le residenti comunità microbiche si riassumono in biofilms subaerei (SABs). Come aperti ecosistemi multicomponenti, che volgono all’atmosfera, ben adesi alla pietra: e con essa, interagiscono intensamente. Ulteriori alterazioni litiche, infatti, ne derivano, e formazione di biodepositi organominerali di superficie, impastati di sostanza organica e di prodotti del piovano dilavamento.

Quel che spicca, è il ruolo da Motore Primo, pur non immobile, dei cicli biogeochimici, assunto da tali organismi litobiotici;, promotore di riciclica circolazione degli elementi base, elementi traccia. Tanto che, nel paesaggio urbano, buona parte dei SABs che rivestono le superfici in pietra si configurano come una scura vile crosta; filmico fango disseccato. E che poi non è altro che l’esito di solfatazioni intrappolanti fuliggini: quello storico mantello che serba in sé atmosfere di epoche irragiungibili, e suggestioni galoppanti, come una tròjka impazzita.

Nelle pieghe dell’oscuro mantello, a cercar batteri e miceti: lo studio.

Katerina V. Sazanova ed il suo gruppo di ricerca portano dunque all’attenzione della mondo delle tutela e della conservazione, una chiara descrizione delle comunità biologiche; ed anche della composizione chimica dei depositi superficiali, presenti sulle superfici litiche di Pietroburgo. Valutando inoltre il ruolo degli strati primari, quali habitat di organismi, nonchè quello di organica pars destruens del patrimonio architettonico; non meno erosiva delle caustiche nobili penne pietroburghesi.

C’era in Pietroburgo qualcosa che ricordava una colonia europea d’America: la stessa carenza di spirito nazionale radicato e la stessa abbondanza di concorsi stranieri non ancora fusi in una massa compatta.

Nikolaj Vasil’evič Gogol’

Premesse alla prima fase: l’indagine colturale.

Il campionamento sperimentale ha attinto matrice scura da superfici di granito e marmo, delle architetture del Literatorskie Mostki: 37 unità campionarie da substrato lapìdeo, destinate alla ricerca di micromiceti; 20 da rocce carbonatiche (marmo e calcare); 12 da rocce silicee (granito Rapakivi e Serdobolsky).

La fase colturale è partita dall’inoculo dei particolati delle croste superficiali scure, su capsule Petri conteneti medium di crescita nutriente completo. Quel che ha fatto la differenza d’esito, non è l’abbondanza di specie microbiche per piastra, ma la frequenza di occorrenza, in percentuale, nei 37 campioni.

Minute e tappe sperimentali: batteri e micromiceti al vaglio.

In principio, i ricercatori hanno effettuato il lavaggio dei campioni di depositi superficiali, con acqua distillata sterile; quindi ne è seguita deposizione di questi sul medium nutriente Czapek-Dox (HiMedia, Mumbai, India); dipoi, l’incubazione prolungata per 2-4 settimane a 25°C. Gli operatori hanno così conseguito una prima identificazione dei ceppi sulla base dell’esame obiettivo delle caratteristiche morfologiche, ratificate e raccolte in letteratura e nell’elettronico database Index Fungorum.

Alla prassi dell’estrazione genica del patrimonio biologico microbico, mediante idoneo PowerSoil DNA Isolation kit (MO BIO Laboratories, Inc, Carlsbad, CA, USA), ha fatto sèguito l’analisi metagenomica, in grado di discernere una larga varietà di batteri e micromiceti residenti negli strati primari dei depositi superficiali. I batteri, quindi, distinti a lume di rRNA 16S; analisi di diversità (Qiime software package, version 1.9.0), e protocollo standard; valenti, i risultati al 97% di soglia di similiarità di sequenza, delle unità formanti colonia (OTUs). I micromiceti, invece, avvolti in biofilm, rilevati mediante amplificazioni specifiche di siti salienti: ITS1—5.8 S—ITS2 ; le letture d’esito, poi, rese tutte omogenee per lunghezza, hanno superato l’applicazione del protocollo DADA2, che andava alla ricerca di varianti di sequenza.

Presenze microbiche, nei depositi superficiali di città.

Dominanza assoluta di funghi neri: Alternaria alternata, Cladosporium cladosporioides, Coniosporium sp., Phoma herbarum. Palma d’oro al ceppo Aureobasidium pullulans. Questo, è quel che la coltura ha restituito. Mentre, dall’analisi metagenomica, emerge un nutrito contingente di Basidiomiceti. Per i maggiori gruppi tassonomici, i numeri in percentuale sono:

  • Ascomycetes 87.8%;
  • Basidiomycetes 7.7%;
  • Glomeromycetes 0.2%;
  • Chytridiomycetes 0.6%.

Generi preminenti, ancora, Aureobasidium (13.8%) e Celosporium (10.3%). I funghi melanizzati si possono pertanto ascrivere ai generi Aureobasidium, Capnobotryella, Exophiala, Endoconidioma, e Celosporium.

L’analisi metagenomica, invece, ha rivelato due imponenti gruppi di batteri: Bacteroidetes (40.5%) e Proteobacteria (33.4 %). Ma anche Actinobacteria (7.5%) ed Acidobacteria (6.6%), costituiscono pur sempre una significativa parte della comunità.

Non solo microbi, nei depositi, ma molecole organiche a basso peso molecolare.

Su 10 campioni, i ricercatori hanno condotto analisi volte alla ricerca di piccole molecole organiche, parte del nerume monumentale. Le fonti naturali, di tali molecole, sono parse essere particolati minuti di due distinte specie arboree, Sorbus sp. e Betula sp., e di altre specie verdi al momento indistinte. Una doppia estrazione in metanolo, ha preceduto l’analisi gascromatografica in spettrometria di massa (GC-MS). Quindi, centrifugazione a temperatura ambiente, per 10 minuti a 400 x g, ed essiccazione in evaporatore rotante a 40°C, in presenza di piridina solubile (30 μL).

Nell’amalgama pullulante di vita, delle urbane architetture in pietra, perciò, sono inclusi anche composti organici a basso peso molecolare. Gli strati d’accumulo prodotti dal particolato decompositivo di Betula sp., arricchiscono il nerume in glicerolo, fosfato, acido malico, ribosio e soprattutto glucosio. Il contributo organico assicurato, invece, da Sorbus sp. in particelle consiste in arabitolo e sorbitolo. Così, il totale di zuccheri e polioli si attesta su 3-5 mg/g di peso secco nei diversi campioni. Presenti anche aminoacidi, in concentrazioni vicine a 1–3 µg/g di peso secco.

Metalli pesanti, sulle architetture litiche di Pietroburgo, come in ogni moderna metropoli che si rispetti.

La valutazione della quota di metalli pesanti, ha previsto digestione, dei campioni di depositi superficiali, in HNO3 concentrato (NevaReaktiv, St Petersburg, Russia); per mezzo di un sistema digestore a microonde, detto Minotavr-2 (Lumex, St Petersburg, Russia). Quindi, quantificazione spettrofotometrica elettrotermica ad assorbimento atomico (AAS, MGA 915, Lumex, St Petersburg, Russia); ed effetto Zeeman di correzione del background.

I risultati, in termini di tossicità degli elementi riscontrati, richiedono buona attenzione:

Fe32,280.6 ± 3009.0 μg/g
Mn414.7 ± 43.4 μg/g
Zn502.2 ± 26.3 μg/g
Cu500.9 ± 18.4 μg/g
Pb122.9 ± 6.4 μg/g
Cd8.5 ± 9.8 μg/g

Sensibili o indifferenti, alla tossicità dei metalli pesanti, i funghi neri d’architrave?

I ricercatori hanno, infine, allestito prove di crescita in vitro in presenza di metalli pesanti, interpellando il ceppo fungino Aspergillus Niger (figura 5). Così, 1 g di frammenti superficiali di depositi urbani hanno subìto lavaggio e deposizione su capsula Petri; recante, questa, 15 mL di medium liquido di Czapek-Dox (NaNO3—3.0; KH2PO4—1.0; MgSO4·7H2O—0.5; KCl—0.5; FeSO4·7H2O—0.015; glucosio—30.0 g/L). Il ceppo fungino Aspergillus niger Ch4/07, invece, era presente in forma di conidi e miceli. Coltura della durata di 10 giorni, ed osservazione degli esiti, che si è estesa su 14 giorni, mediante microscopia leggera e micoscopia a scansione elettronica (SEM).

Le architetture litiche di Pietroburgo, messe a repentaglio da batteri e micromiceti. Prove sperimentali su Aspergillus niger.
Figura 5 – Aspergillus niger. Fonte [glutenfreetravelandliving].

Il ceppo A. niger ha, quindi, dimostrato di poter sviluppare un discreto micelio, ed una abbondante sporulazione. Peculiarità registrata dai ricercatori, inoltre, la formazione di cristalli di ossalato di calcio diidrato nel micelio, di 3-5 μm; a volte, veri e propri ciuffi o aggregati.

Batteri, tra limite e principio: urgenze di tutela delle litiche architetture di Pietroburgo.

Limite, è, certo, nella metafisica assertività aristotelica, l’estremo punto di un corpo, di un ente, di un concetto; il suo fine, quindi il suo scopo. Vi è limite, si precisa, lì dove si può anche riconoscere un principio, un inizio. Fin qui, la pura logica. Calando la logica nella materia viva, litobiotica, delle comunità microbiche, esse assurgono a principio. Principio di un progressivo processo di deterioramento delle storiche architetture urbane; il fine, termine, o limite dell’inesorabile processo sarà la distruzione degli artistici immobili, testimoni del tempo umano, e dei suoi moti.

La nera pigmentazione, della composita comunità microbica, infatti, dichiara cromaticamente la strenua volontà fungina di resistere a tutto ed a lungo, sulle superfici litiche colonizzate. Le melanine, d’altronde, di cui sono colme le loro cellule, quali idrofobici esiti di polimerizzazione ossidativa di fenoli ed indoli, sono una formula di semi-invincibilità. Annientano, esse, gli effetti dell’irraggiamento solare massimo, convertendo la radiazione in attività vibrazionale, poi dissipata in calore; per Sterflinger e colleghi, le melanine proteggono i funghi anche da disidratazione, stress osmotici, temperature estreme, e specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto.

Dunque, se ogni principio può dirsi già limite, l’intervento specialistico di tutela del patrimonio artistico e culturale è assolutamente necessario; perché necessario è allontanare il termine, e la lenta scomparsa, di quella irrinunciabile Prospettiva sulla Neva, e delle umanità, ch’essa, in trasparenza, ancora trattiene.

Fonti

Foto dell'autore

Ilaria G. Giuliani

Autrice di Microbiologia Italia. In principio, fu la collaborazione di ricerca, in Microbiologia e Tecnologia Alimentare, presso il CNR-ISPA BARI. Poi l'approfondimento in Nutrizione Umana, declinato in consulenze professionali e programmi didattici, di Educazione Alimentare. La divulgazione scientifica, adesso, ha preso il sopravvento. Scrivere, è farsi ascoltare. Meglio.

Hai suggerimenti che possano aumentare la qualità dei nostri contenuti sul sito di Microbiologia Italia o vuoi fornirci dei feedback per fare sempre meglio? Contattaci. Diffondi la scienza con noi e seguici su FacebookInstagramLinkedIn, TikTok, Twitter, Telegram e Pinterest. Ti piacciono i nostri articoli? Aiutaci con una Donazione o iscriviti alla nostra Newsletter ufficiale e potrai ricevere gratuitamente i fantastici articoli che giornalmente verranno pubblicati sul sito.

Rispondi