[12/10/2011] News
I batteri sconosciuti degli oceani che rivoluzionano le teorie sulla vita
Con due articoli pubblicati su Plos One ("A phylometagenomic exploration of oceanic Alphaproteobacteria reveals mitochondrial relatives unrelated to the SAR11 clade") e su Molecular Biology and Evolution ("Independent Genome Reduction and Phylogenetic Reclassification of the Oceanic SAR11 Clade") i ricercatori dell'università svedese di Uppsala spiegano il perché del successo dei batteri del gruppo SAR 11 che vivono negli oceani, ed al tempo stesso mettono in discussione le teorie generalmente accettate su questi batteri. Nella loro analisi i ricercatori svedesi hanno anche identificato un parente raro e finora sconosciuto dei mitocondri, le "centrali elettriche " all'interno delle cellule. Lo studio è stato in parte finanziato dal progetto Genome Evolution - Tracing the evolution of alpha-proteobacterial genomes, che ha ricevuto una borsa intra-europea Marie Curie da 166.500 euro nell'ambito del Sesto programma quadro dell'Ue.
I batteri appartenenti del gruppo SAR11 compongono il 30-40% di tutte le cellule batteriche degli oceani e svolgono un grande ruolo nei cicli planetari del carbonio e non sono così comuni in nessun'altro ambiente. Il mare aperto è povero di nutrienti e i batteri SAR11 hanno un volume cellulare estremamente ridotto per massimizzare la concentrazione di nutrienti nelle cellule. I loro genomi sono piccoli, costituiti da meno di 1,5 milioni di "building blocks ". Su Molecular Biology and Evolution si analizza soprattutto SAR 11 Candidatus ubique Pelagibacter.
Secondo il team, questi batteri non si trovano in modo così diffuso da nessun'altra parte. Poiché il mare aperto non fornisce abbastanza sostanze nutrienti, i batteri SAR11 hanno un volume cellulare molto ridotto allo scopo di massimizzare la concentrazione di sostanze nutrienti nelle cellule. Anche i loro genomi sono eccezionalmente piccoli e compatti.
Il principale autore dello studio, Siv Andersson del dipartimento di evoluzione molecolare dell'università di Uppsala, spiega sul sito dell'ateneo svedese che «le enormi quantità di informazioni sul Dna (acido deossiribonucleico) che otteniamo dagli oceani ci danno un assaggio di un mondo che non era stato possibile studiare prima d'ora. Cercare in questi dati le risposte alle domande fondamentali della vita è incredibilmente affascinante».
Secondo una ricerca precedente, sono imparentati con un gruppo altrettanto specializzato di batteri che comprende il batterio del tifo, ma il team svedese sottolinea che «anche questi batteri hanno piccoli genomi, ma si sono adattati agli esseri umani, animali e insetti». L'analisi avanzata delle relazioni evolutive effettuata dai ricercatori di Uppsala è infatti in contraddizione con i risultati di quella ricerca, che indicano invece che «i batteri SAR11 si sono evoluti da batteri che abitavano gli oceani e la terra e che possiedono genomi che sono almeno da 3 volte a 10 volte più grandi. Ma a differenza dei loro parenti più stretti, i batteri SAR11 non possiedono geni che si pensa siano importanti per riparare i danni al Dna. Questo potrebbe anche spiegare il motivo per cui hanno avuto tanto successo».
Secondo Johan Viklund, del dipartimento di evoluzione molecolare di Uppsala, «la perdita di geni significa che i batteri possono scambiare più facilmente dei geni tra loro, e che i geni positivi possono quindi diffondersi rapidamente negli oceani come adattamento ai cambiamenti del contenuto di sostanze nutrienti, di temperatura e di radiazioni UV».
Analizzando i dati di diverse ricerche internazionali in corso sul Dna dei batteri degli oceani, gli scienziati svedesi hanno anche scoperto sequenze di Dna delle proteine che partecipano alla respirazione cellulare, quando gli zuccheri vengono scissi in anidride carbonica e acqua. Confrontare queste con le corrispondenti sequenze delle proteine nei cosiddetti mitocondri di esseri umani, animali e insetti ha aiutato il team a identificare un gruppo di rari batteri finora sconosciuto.
Thijs Ettema, che ha partecipato allo studio, spiega che «questi batteri sono molto simili ai mitocondri. Le nostre scoperte indicano quindi che l'origine dei mitocondri potrebbero essere negli oceani, ma anche che i parenti più stretti non sono legati al gruppo SAR11 come si pensava in precedenza».