Piccoli batteri aiutano organismi più grandi a crescere negli oceani
Circa il 71 per cento della superficie della Terra è fatta di oceani di acqua salata, è il 98 per cento di tutta l'acqua presente. Gli ecosistemi che esistono sotto la loro superficie sono vari e vibranti. La loro scala significa però che c'è ancora molto da scoprire. Ed è proprio questo quello che un team internazionale formato da scienziati provenienti da Europa e Stati Uniti hanno fatto. La loro nuova scoperta, di una simbiosi tra minuscole alghe unicellulari e batteri altamente specializzati nell'oceano, aiuterà gli scienziati a capire meglio gli oceani e l'importante ruolo che hanno nelle nostre vite. Gli scienziati hanno scoperto l'importante ruolo delle alghe unicellulari e dei batteri che fissano l'azoto per contribuire a fertilizzare gli oceani prendendo azoto dall'atmosfera e trasformandolo in una forma che altri organismi possano usare. I dettagli sono stati pubblicati sulla rivista Science. La loro scoperta viene da ricerche precedenti fatte su un misterioso microbo che fissa l'azoto e che ha un genoma molto piccolo. Questo microbo è stato identificato per la prima volta nel 1998 da Jonathan Zehr, uno scienziato marino dell'Università della California, Santa Cruz (UCSC). Questo microbo (che appartiene a un gruppo di batteri fotosintetici conosciuti come cianobatteri, ma manca dei geni necessari per condurre la fotosintesi) è il più diffuso organismo che fissa l'azoto negli oceani. Adesso sembra che questo rapporto simbiotico con le alghe renda inutili questi geni della fotosintesi. "Il cianobatterio è un fissatore di azoto, quindi fornisce azoto alla cellula ospite [l'alga] e la cellula ospite fornisce il carbonio necessario al cianobatterio, che non ha il meccanismo per prenderlo da solo," dice Anne Thompson, uno degli autori principali dell'articolo e ricercatrice dell'UCSC. Matt Kane, direttore di programma presso la Divisione di biologia ambientale della Fondazione nazionale delle scienze (NSF), che ha finanziato la ricerca insieme alla Divisione di scienze oceaniche, crede che queste scoperte abbiano rivelato una simbiosi tra due tipi di microorganismi che era rimasta finora nascosta. "L'analisi genomica indica che il partenariato tra questi organismi per certi versi rispecchia quello che ha portato all'evoluzione degli organuli delle piante," dice il dott. Kane. È una simbiosi interessante dalla prospettiva evolutiva, osserva il professor Zehr, "perché si può vedere come analoga a una delle prime fasi dell'endosimbiosi che ha portato ai cloroplasti nelle piante." I cloroplasti - organuli che catturano l'energia della luce e svolgono la fotosintesi in tutte le piante - si sono evoluti da cianobatteri simbiotici che alla fine sono stati incorporati nelle cellule ospite in un processo conosciuto come endosimbiosi. In un lavoro precedente, il team del professor Zehr aveva studiato i cianobatteri in campioni trattati in mare e riportati in laboratorio. I ricercatori hanno potuto sequenziare il genoma completo del microbo. Hanno scoperto che non ha i geni di diversi percorsi metabolici fondamentali, il che suggerisce che potrebbe vivere in associazione con un altro organismo. Gli scienziati hanno potuto vedere i partner simbiotici insieme solo quando hanno selezionato campioni di acqua di mare appena raccolti a bordo di una nave di ricerca. "I nostri collaboratori dell'Università delle Hawaii, Dave Karl e Ken Doggett, hanno messo un selezionatore di cellule in un laboratorio portatile - un laboratorio in scatola - quindi adesso possiamo portare l'apparecchiatura in mare e selezionare le cellule che appena qualche minuto prima erano nel loro ambiente naturale," dice la dott.ssa Thompson. "È così che abbiamo trovato l'associazione." Il professor Zehr precisa che è difficile valutare il contributo di questa simbiosi ai cicli globali del carbonio e dell'azoto. Altre alghe sono più abbondanti e possono essere più importanti in termini del ciclo del carbonio dell'oceano rispetto alle alghe ospite in questa simbiosi, dice. I partner cianobatteri comunque probabilmente danno un contributo significativo alla fissazione globale dell'azoto negli oceani. "Le simbiosi planctoniche sono molto difficili da studiare," dice Rachel Foster dell'Istituto Max Planck di microbiologia marina, l'altro autore principale. "Le associazioni sono spesso fragili. Qui abbiamo usato strumenti multipli per identificare uno dei primi esempi di questo tipo di partenariato nel plancton."Per maggiori informazioni, visitare: Max Planck Society http://www.mpg.de/en Gordon and Betty Moore Foundation http://www.moore.org/
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Stati Uniti