Una piaga per tutti i marinai
Già più di 2000 anni fa le navi e le banchine delle civiltà greche e romane venivano attaccate e danneggiate da una piaga che in tempi storici distrusse certamente più imbarcazioni del Kraken, essere mitologico e temuto mostro marino affondatore di navi per antonomasia.
Nessun essere titanico dalle enormi braccia e ventose, bensì timidi animali vermiformi dalle modeste dimensioni che l’umanità si porta appresso sin da quando iniziò a solcare mari e oceani.
Stiamo parlando dei molluschi teredinidi (famiglia Teredinidae), comunemente conosciuti con il nome di “vermi delle navi” (dall’inglese shipworms).
Non sono in realtà vermi in senso stretto, bensì molluschi bivalvi – come le ostriche o le vongole – le cui
forme adulte assumono una forma allungata e sottile, simili appunto a dei vermi (Fig.1).
La peculiarità che ha reso famigerata questa famiglia di molluschi è la capacità dell’organismo adulto di nutrirsi di materiale lignocellulosico e accrescersi al suo interno: un’attività che rende questo gruppo di organismi meritevoli dell’appellativo “termiti del mare”, e che ancora oggi inevitabilmente provoca ingenti danni alle strutture lignee
costruite dall’uomo, per un totale stimato di circa un miliardo di dollari di danni in tutto il globo ogni anno.
Fu sempre a causa di questi organismi che Cristoforo Colombo fu costretto ad arenarsi in Jamaica durante la sua quarta spedizione.
Sembra inoltre che possano aver contribuito perfino alla disfatta subita dalla potente flotta spagnola dell’Invincibile Armata ad opera degli inglesi nel XVI secolo, consumandone il legno delle navi dall’interno, rendendole così più vulnerabili agli attacchi del nemico.
Infine, soltanto un secolo fa, le teredinidi causarono circa 15 milioni di dollari di danni ai pontili di San Francisco, negli
Stati Uniti d’America.
È quindi evidente che l’interesse e la cura nell’indagare questo peculiare sistema biologico sia giustificata quantomeno da importanti ragioni di natura economica di portata non trascurabile.
Gli studi biomolecolari
Gli studi effettuati sino a oggi, attraverso il sequenziamento dei genomi, analisi biochimiche e di proteomica, e analisi microscopiche, hanno fatto luce sui meccanismi attraverso i quali questi molluschi riescano a degradare il legno.
I molluschi teredinidi non sono in grado di produrre autonomamente gli enzimi necessari a digerire le fibre
vegetali. Come le termiti, essi ospitano infatti peculiari microrganismi simbionti responsabili della produzione di questi enzimi, i quali convertono la cellulosa in zuccheri facilmente assimilabili dall’organismo ospite.
Tuttavia, a differenza dei simbionti che abitano il tubo digerente degli insetti sopracitati, quelli ospitati dai teredinidi sono microrganismi aerobi (cioè vivono strettamente in presenza di ossigeno) e si localizzano
all’interno di cellule specializzate poste in prossimità delle branchie – non a caso, dal momento che vi si svolgono gli scambi gassosi con l’ambiente – più specificamente in un organo noto come ghiandola di Deshayes.
Le analisi molecolari, non dipendenti dalla messa in coltura dei batteri simbionti, hanno consentito l’individuazione di diversi elementi microbici che abitano i tessuti branchiali di bivalvi teredinidi come Bankia setacea, ma ad oggi sono solamente due le specie microbiche isolate e propriamente descritte, entrambe appartenenti al genere Teredinibacter (classe Gammaproteobacteria): T. turnerae e T. waterburyi, quest’ultima specie descritta solo all’inizio di quest’anno solare (Fig.2).
Dalle branchie, questi simbionti secernono enzimi digestivi, i quali – dopo aver attraversato selettivamente la parete della cellula batterica, il citoplasma e la membrana plasmatica della cellula ospite – arrivano finalmente al tratto digerente dell’animale dove la loro funzione viene espletata. Tali particolarità rendono unico questo sistema simbiotico, poiché non si conoscono altri animali i cui simbionti deputati alla digestione risiedono al di fuori del canale digestivo, e i cui prodotti vengano trasportati selettivamente nell’ambiente esterno, dove svolgono la loro funzione.
Sebbene le ragioni di tale unicità non siano ancora del tutto chiare, una possibile ipotesi è che l’ospite tragga
vantaggio da tale disposizione attraverso la possibilità di selezionare, nel pool degli enzimi prodotti dai simbionti, solo quelli necessari e sufficienti alla degradazione del materiale lignocellulosico, rendendo più efficiente il processo.
Così facendo, inoltre, l’ospite è in grado di assimilare gli zuccheri dal legno evitando di competere con i
simbionti per tali risorse, al netto dell’apporto di metaboliti di cui comunque questi ultimi devono essere riforniti.
Le potenzialità applicative
A prescindere che ciò rappresenti una spiegazione soddisfacente per la curiosa localizzazione dei simbionti nell’organismo ospite, questo rende tale sistema simbiotico un modello relativamente semplice per l’ottimizzazione della degradazione del legno questi studi stanno infatti aprendo le porte a risvolti applicativi e biotecnologici straordinari attraverso l’identificazione di nuovi enzimi, o nuove attività enzimatiche combinate, potenzialmente impiegabili nei processi industriali.
Questi possono infatti rendere più efficiente la produzione di zuccheri a partire dalla cellulosa, a loro volta impiegati per la fabbricazione di biocarburanti, plastiche o altro.
La lignocellulosa è in effetti il materiale di origine biologica più abbondante del pianeta, e gli scarti provenienti da attività agroforestali, industriali o anche domestiche possono essere riconvertiti in modo efficiente per la produzione di energia o altre sostanze.
Un ulteriore profitto derivante dallo studio di questi sistemi simbiotici è l’apporto di nuova conoscenza riguardante i processi di infezione delle cellule dell’ospite da parte di simbionti, che siano essi non patogeni – come nel caso in questione – o patogeni, compresi microrganismi di rilevante interesse medico per l’uomo. Infatti, i meccanismi attraverso i quali un batterio fa ingresso all’interno di una cellula ospite devono essere ancora dettagliatamente elucidati.
Come se non bastasse, i simbionti dei molluschi teredinidi sembrano rappresentare una potenziale fonte di sostanze chimiche dalle possibili proprietà farmacologiche.
La ricerca porta spesso a conseguenze del tutto inaspettate e con risvolti pratici difficili da anticipare, soprattutto nell’ambito della caratterizzazione microbiologica.
Ancora più affascinante, però, è che sia stato un sistema biologico ritenuto per millenni nel migliore dei casi fastidioso, e nel peggiore dei casi estremamente dannoso, a rivelarsi di potenziale impiego in settori applicativi, perfino nelle biotecnologie e nell’industria.
È proprio il caso di dire che non tutto il male vien per nuocere
Dottor Daniele Giannotti
Fonti
Riferimenti bibliografici
- https://phys.org/news/2014-11-termite-sea-wood-destruction-strategy.html
- https://phys.org/news/2020-05-focus-bacteria-clam-sank-thousand.html
- O’Connor RM et al. (2014) Gill bacteria enable a novel digestive strategy in a wood-feeding mollusk. PNAS 111(47): E5096-E5104
- Altamia MA et al. (2020) Teredinibacter waterburyi sp. nov., a marine,
- cellulolytic endosymbiotic bacterium isolated from the gills of the woodboring mollusc Bankia setacea (Bivalvia: Teredinidae) and emended description of the genus Teredinibacter. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 70(4): 2388-2394
Crediti per le immagini
Figura1 (ed immagine in evidenza)
Figura 2:
