Le meraviglie dei microrganismi del suolo
La perdita di ammoniaca dal terreno attraverso la nitrificazione da parte degli organismi del suolo si sta dimostrando estremamente onerosa, sia per gli agricoltori che per l'ambiente. Una volta pensato come dominio esclusivo di batteri autotrofi, i risultati sono stati la nitrificazione causata dalla perdita di fertilizzanti a base di ammoniaca e la produzione di un potente inquinante dell'aria e gas a effetto serra (GHG), ossia il protossido di azoto, responsabile persino della deplezione dell'ozono. Gli scienziati hanno recentemente scoperto un altro colpevole nitrificante, la crenarchaea autotrofa (recentemente rinominata Thaumarcheota, che letteralmente in greco significa miracolo o meraviglia). Anche se l'Archea è stata coltivata da ambienti marini primaverili e termici, nessuno è stato tuttavia finora isolato dal suolo. Ci sono prove genetiche indirette dal suolo, tuttavia, che ossidanti ammoniaci archeali superano le loro controparti batteriche in una vasta gamma di terreni. Il progetto Creneco ("The role of mesophilic crenarchaea in soil nitrification") intendeva valutare i rispettivi contributi al suolo derivanti dall'ossidazione dell'ammoniaca da parte di batteri e della thaumarchea. Hanno inoltre esaminato se l'ossidazione dell'ammoniaca negli autotrofi, al contrario che negli eterotrofi, è una caratteristica comune della Thaumarchaea del suolo. Il suolo locale presso l'Università di Aberdeen è stato esaminato per la presenza di comunità batteriche e archeali utilizzando metodiche di DNA fingerprinting, di quantificazione dell'RNA16S ribosomiale (rRNA) e dei geni archeali (geni Amoa). Gli aumenti nei geni rRNA e Amoa durante la nitrificazione indicano che un'ossidazione dell'ammoniaca era principalmente dovuta all'archea presente nel suolo, mentre allo stesso tempo non vi era alcuna prova della crescita della comunità batterica. Per valutare l'entità della nitrificazione autotrofa archeale, gli scienziati del progetto Creneco hanno studiato un gene chiave, l'HCD, nel percorso degli autotrofi, sconosciuto nei lignaggi eterotrofi. Sono stati quindi sviluppati dei marcatori appropriati della reazione a catena della polimerasi (PCR) e si è proceduto alla valutazione di un'abbondante presenza di HCD in due suoli locali (uno acido e uno neutro). Gli incrementi di abbondanti geni contemporaneamente alla nitrificazione hanno fornito la prova della nitrificazione archeale. L'uso di anidride carbonica marcata con 13 C ha inoltre indicato che gli archea erano nitrificanti dominanti nei terreni. I risultati del progetto Creneco stanno a significare che l'ossidazione dell'ammoniaca archeale dovrebbe essere una parte significativa degli attuali modelli del ciclo del carbonio e dell'azoto. La ricerca e il suo follow-up avranno un significato in molti settori tra cui l'agricoltura, la sanità e il riscaldamento globale attraverso, rispettivamente, la perdita di azoto dei fertilizzanti, l'inquinamento da nitrati delle acque sotterranee e le emissioni di gas serra.
