Un estremofilo per coinquilino: evidenze di batteri termofili in ambienti domestici ‘’estremi’’

I microrganismi estremofili costituiscono un ampio gruppo di batteri e archea, le cui capacità di adattamento possono definire i limiti chimico-fisici della vita sulla Terra. Questi procarioti sono chiamati estremofili (dal greco philos, ‘amico’) poiché non solo riescono a tollerare gli ambienti estremi, ma richiedono tali condizioni per crescere.

Provando ad immaginare ambienti ideali per questi particolari microrganismi, siamo spesso spinti a pensare a quegli habitat situati nei posti più inaccessibili e remoti del pianeta, come le sorgenti vulcaniche, i ghiacciai, i mari polari, fino a raggiungere le profondità marine, in cui la pressione idrostatica può superare anche di 1000 volte quella atmosferica.

In generale però, possiamo affermare che i microrganismi sono presenti ovunque sia permessa la vita sulla Terra. Questo include quindi sia habitat comunemente noti come l’acqua, il suolo, gli animali e le piante, sia tutte le strutture realizzate dall’uomo, le quali possono mostrare condizioni favorevoli per l’attecchimento di microrganismi inaspettati.

Questo può essere il caso di molti termofili, i quali, sebbene in condizioni naturali risultino abbondanti nelle sorgenti termali (temperatura ottimale 45-80 °C), allo stesso modo possono essere rinvenuti in ambienti artificiali; le centrali elettriche, gli scarichi delle acque calde rappresentano ulteriori siti dove i termofili possono prosperare.

Recentemente, i ricercatori del Penn State Astrobiology Research Center e del Pennsylvania Space Grant Consortium (NASA) hanno scoperto un altro posto accogliente in cui tali microrganismi possono proliferare: le caldaie domestiche.

Mediante un progetto di citizen-science, sono stati sviluppati dei modelli a larga scala relativi alla diversità microbica dell’ambiente domestico nordamericano. I campioni sono stati prelevati direttamente dai cittadini che hanno aderito alla proposta di studio, tramite l’utilizzo di particolari kit per la filtrazione delle acque di caldaia.

I risultati dei sequenziamenti effettuati su tutti i campioni hanno mostrato una predominanza di Thermus scotoductus, con una presenza minoritaria del genere Meiothermus e del phylum Aquificae.

Figura 1 – Cellule di Thermus scotoductus al microscopio ottico

Per le sue esigenze di crescita, T. scotoductus è considerato un termofilo. L’acqua all’interno delle caldaie offre un habitat ideale per questo batterio, che per l’appunto predilige un ambiente acquatico ad alte temperature e povero di nutrienti.

Inoltre, sono diverse le caratteristiche che rendono questa specie quella maggiormente adatta alla vita nell’ambiente domestico: T. scotoductus mostra una temperatura di crescita ottimale tra i 60-65 °C a pH 6,5-7, parametri che corrispondono a quelli raccomandati per caldaie e scaldabagni (e condizioni meno estreme di quelle preferite da altre specie del genere Thermus).

Oltretutto, T. scotoductus è un anaerobio facoltativo che può utilizzare ossigeno, nitrato, Fe (III), Mn (IV) o S come accettore di elettroni, il che può essere vantaggioso per la dispersione in ambienti con concentrazioni di ossigeno variabili. La riduzione del ferro può essere particolarmente rilevante per il successo della specie all’interno delle caldaie.

In natura, Thermus scotoductus è stato trovato nelle sorgenti calde islandesi (figura 2), nelle acque idrotermali al largo delle coste delle Hawaii e persino nelle profondità di una miniera d’oro in Sud Africa. Curiosamente, Thermus scotoductus, rappresenta la specie dominante anche in abitazioni situate in prossimità di siti termali naturali, i quali ospitano altri ceppi simili, ma comunque distinti.

Figura 2 – Sorgenti termali islandesi

Gli studi effettuati hanno ipotizzato che la diffusione di T. scotoductus avvenga attraverso l’acqua calda del rubinetto e che, successivamente, quest’ultimo colonizzi in maniera preferenziale le caldaie, a scapito dei ceppi termofili locali. Analogamente a quanto avviene in natura, specie diverse crescono a intervalli di temperature differenti lungo un gradiente termico, per queste ragioni è possibile che T. scotoductus, si adatti meglio alla fascia di temperatura regolata per le caldaie.

In aggiunta, questo termofilo presenta un genoma altamente plastico che può incorporare il DNA ambientale per migliorare il benessere generale in condizioni variabili; in tal modo, T. scotoductus riesce a superare anche condizioni e temperature più basse, un requisito cruciale per poter viaggiare da una fonte di acqua meno calda, fino a raggiungere quella ideale.

Ovviamente, sono necessari ulteriori studi per determinare i percorsi esatti che gli estremofili seguono per entrare all’interno delle abitazioni. Ma, oltre alla curiosità che nasce dai risultati di tali indagini, questo tipo di studi rappresenta un tassello estremamente utile per comprendere la complicata trama biogeografica dei microrganismi.

Riferimenti bibliografici:

  • Regina L. Wilpiszeski et al, Biogeography of thermophiles and predominance of Thermus scotoductus in domestic water heaters, Extremophiles (2018).

Sitografia:

https://m.phys.org/news/2019-01-extremophile-microbes-residential-heaters.html

https://www.micropia.nl/en/discover/news/2019/01/30/microbes-found-in-boilers/

Informazioni su Ilaria Vaccarelli 13 Articoli
Sono dottoressa in Scienze e Tecnologie per l'Ambiente e speleologa. Amo girovagare sopra, sotto e dentro le montagne, ma il mio più grande interesse riguarda la microbiologia degli ambienti sotterranei.

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