Nuove luci sul misterioso mondo dei microrganismi

Tutti i diversi ecosistemi della nostra Terra hanno un valore specifico e svolgono funzioni cruciali, i cosiddetti servizi ecosistemici, per i quali il ruolo dei microrganismi è decisivo.

E per comprendere i principi che regolano la nostra vita e quella degli altri esseri viventi è necessario capire proprio come funzionano i microrganismi e quali sono i loro effetti sugli ecosistemi. Anche in questo caso la Ricerca ha valutato la possibilità di sequenziare i loro genomi.

Durante gli ultimi 15 anni, sequenziare un intero genoma di una specie è diventata un’operazione semplice, si hanno informazioni sul genoma di mezzo milione di specie. Grazie ai progressi scientifici e tecnologici, oggi, infatti, le difficoltà non nascono dall’analisi della sequenza, ma dalla possibilità di recuperare biomassa in quantità sufficiente per applicare la metodologia. Se la specie è un albero o un mammifero o una specie batterica che può essere coltivata in laboratorio l’impresa è semplice ma se questo non è possibile si possono isolare singole cellule batteriche dall’ambiente e ingrandirle e da queste sequenziare interi genomi.

Quando, invece, anche l’esistenza della specie è sconosciuta, è possibile utilizzare la metagenomica. Con questa disciplina, vengono sequenziati interi frammenti di tutto il DNA di un campione ambientale, come l’acqua di mare, il suolo o l’interno dell’intestino di una mucca. Le sequenze si incastrano tra loro come per la costruzione di un enorme puzzle ed emergono quelle sconosciute rispetto a quelle di tutti gli altri genomi già noti. Questo lavoro richiede grandi risorse tecnologiche ma è fattibile.

Proprio con questo obiettivo è stata intrapresa una task force da parte di un consorzio di ricercatori provenienti da tutto il mondo.

Lo sforzo globale ha portato alla raccolta di campioni da 10 450 ambienti diversi contenenti microrganismi. Oltre 3000 provengono da vari corpi idrici, oltre 3000 dal corpo umano, quasi 2000 dal suolo. Dopo il sequenziamento e il confronto con sequenze già note, è risultato un catalogo che contiene la descrizione dei genomi di 52 515 batteri e archei, di cui 12 556 precedentemente sconosciuti. Non tutti i genomi sono descritti nella loro completezza, ma questo catalogo rappresenta una risorsa enorme a disposizione dell’intera comunità scientifica e ha di fatto portato alla luce in un colpo solo una gran quantità di specie di batteri e archeobatteri precedentemente sconosciuta (più del 44%).

Lo studio è unico nel suo genere proprio perché ha coinvolto e mobilitato nella raccolta e nell’analisi dei materiali più di 200 ricercatori di tutto il mondo; a tirare le fila di tutto il lavoro il DOE Joint Genome Institute i Berkeley, USA. Un articolo è stato pubblicato su Nature Biotechnology.

Il commento di Stefan Bertilsson, professore al Department of Aquatic Sciences and Assessment; Section for Ecology and Biodiversity della Swedish University of Agricultural Sciences, che ha collaborato al progetto: “Ci sono tanti possibili impieghi di questo database. Chiunque ora può mappare facilmente la presenza di diversi microrganismi nel mondo, capire quanto sono abbondanti e molto altro ancora. Inoltre, per effettuare indagini mirate sono stati sviluppati molti tool specifici come quelli per analizzare la produzione microbica dei metaboliti secondari, la loro attività metabolica, le loro prevedibili interazioni con virus noti… Questo è un ottimo esempio dei grandi risultati, immediatamente utilizzabili, che riusciamo a ottenere quando l’intera comunità scientifica lavora insieme per un obiettivo condiviso”.

Alessandra Apicella

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