La chimica biologica svela l’evoluzione e l’adattamento ambientale dei microorganismi
L’obiettivo del progetto BAGEL (Bacterial formation of glycerol (di)ether lipids: biogeochemical, (paleo)environmental and evolutionary implications) era studiare i primi isolati dei batteri solforiduttori mesofili marini (SRB) in grado di produrre DGD. Questi lipidi uniscono le caratteristiche strutturali dei batteri e degli archei e si trovano principalmente in batteri estremofili, anche se sono diffusi in ambienti non estremi e in ecosistemi antichi. Anche se il motivo per cui la biosintesi dei lipidi eteri si è evoluta nei batteri rimane sconosciuto, la loro presenza in batteri mesofili potrebbe contribuire a spiegare l’evoluzione della vita cellulare e la divergenza degli archei dai batteri. Una combinazione di tecniche di geochimica organica (analisi dei biomarcatori lipidici) ed ecologia microbica (ecofisiologia batterica basata sull’ultrastruttura) è stata applicata a due ceppi di SRB mesofili in relazione a diversi parametri ambientali. I partner del progetto hanno studiato la produzione di DGD, specialmente per quanto riguarda la salinità e la limitazione di nutrienti di fosforo e azoto. È stato studiato anche l’effetto dell’ossigeno sulla stabilità a lungo termine dei lipidi dell’alchilglicerolo e l’ultrastruttura cellulare di batteri che formano DGD. I risultati hanno mostrato che diversi nutrienti e condizioni di stress per la salinità inducevano reazioni variabili nell’ultrastruttura cellulare e nel contenuto di lipidi. I cambiamenti più significativi sono stati osservati a concentrazioni basse di salinità e azoto, nelle quali i mono e dialchilgliceroli (MGM e DGD) sembrano avere un ruolo simile a quello degli acidi grassi classici nell’adattamento della membrana. Uno studio dell’influenza del substrato di crescita sulla composizione degli alchilgliceroli dei due ceppi, ha rivelato un accumulo mai osservato prima di esteri di cera in cellule coltivate su composti n-alchil. Oltre agli esteri di cera, sono stati identificati anche esteri di tiocera tra i lipidi cellulari in entrambi i ceppi. Questa produzione biologica di composti di solfuro organico in condizioni naturali anossiche non era mai stata osservata prima. Questo suggerisce che la capacità di produrre esteri di cera e tiocera è una caratteristica di specifici SRB mesofili. BAGEL quindi fornisce un nuovo approccio per il potenziale biocatalitico degli esteri di cera e tiocera. Fornisce anche nuove informazioni su aspetti cruciali dell’ecologia microbica e dell’evoluzione della biosintesi dei lipidi nei procarioti.
Parole chiave
Batteri, Archei, eteri di glicerolo non-isoprenoidi, BAGEL, batterio solforiduttore, monoalchilgliceroli, dialchilgliceroli, esteri della cera, esteri delle tiocere, ultrastruttura cellulare, adattamento ambientale
