Metallosphaera sedula, il divoratore di meteoriti

Metallosphaera sedula, il divoratore di meteoriti

Un altro organismo strano ed estremamente resistente. Metallosphaera sedula è una specie di Metallosphaera isolata in origine in un terreno vulcanico in Italia. Il suo nome può essere in malo modo tradotto come “Sfera che mobilita i metalli”. Sedula invece trova la propria origine etimologica nel termine “sedulus” che significa “occupato”.

M. sedula è un archea estremamente termo-acidofilo stranamente tollerante ad alte concentrazioni di metalli pesanti.

A COSA SERVE?

Grazie alla sua capacità di ossidare la pirite (solfuro di ferro), questo organismo possiede un potenziale impiego industriale per la de-piritizzazione del carbone. Con una maggiore consapevolezza ambientale dei problemi legati alla combustione delle risorse fossili, è nata l’idea della mitigazione dell’inquinamento da carbone o “carbone pulito”. Per creare questo particolare tipo di combustibile il primo passo è rimuovere le impurità, come ad esempio lo zolfo trovato nella pirite prima della combustione.

La combustione dei solfuri porta alla formazione di anidride solforica che ha effetti negativi sulla salute e contribuisce alla formazione delle piogge acide. La rimozione abiotica della pirite dal carbone è attualmente il metodo preferito dall’industria, poiché l’estrazione biotica da parte dei microorganismi risulta più complessa.  Il processo è comunque fattibile ma lento.

Metallosphaera sedula essendo termofilo è tollerante alle temperature più elevate, il che si traduce in tassi di estrazione più rapidi rispetto ad altri organismi (Thiobacillus ferroxidans), rendendolo un candidato forte per un uso futuro nella de-piritizzazione del carbone.

STRUTTURA GENOMA

Il genoma di questo archea contiene un singolo cromosoma circolare di 2.2 milioni di basi. Codifica per circa 2300 proteine, alcune delle quali necessarie per la tolleranza ai metalli e all’adesione. Il 35% delle funzioni delle restanti proteine è ad oggi sconosciuto.

M. sedula ha la forma di cocco con delle dimensioni intorno ad 1um di diametro. È un organismo aerobico obbligato che cresce ad un optimum di temperatura intorno ai 75 gradi Celsius e a pH 2.0. È in grado di fare crescita eterotrofica servendosi di molecole organiche complesse (ad eccezione degli zuccheri), mediate dalla fissazione dell’anidride carbonica in presenza di idrogeno molecolare attraverso un ciclo metabolico del 3-idrossipropionato.

I suoi tassi di crescita moltiplicano quando viene coltivato su solfuri metallici. L’ossidazione dissimilatoria del ferro è guidata dalle sue ossidasi di membrana ed è la chiave per mobilitare i metalli nel substrato. Non tutti i minerali vanno però a genio a M. sedula, ad esempio, la calcopirite (CuFeS2) riduce la crescita della colonia.

ECOLOGIA

Metallosphaera sedula può essere ritrovato in terreni ricchi di solfuri, campi vulcanici e nelle “acid mine drainage communities”. Queste comunità sono caratterizzate da concentrazioni di metalli estremamente elevate, bassi pH ed alte temperature.

Sebbene la dissoluzione della pirite nelle AMD sia un processo naturale, questa viene accelerata in presenza di acidofili come il nostro imputato, portando così ad un aumento dei tassi di acidificazione dell’acqua drenante nelle miniere attive ed abbandonate.

Una curiosità sulle comunità ADM è che sono caratterizzate da una diversa composizione di microorganismi che riempiono le nicchie ecologiche disponibili a seconda della loro tolleranza alla temperatura, resistenza ai metalli ed al pH. Queste complesse comunità mostrano una simbiosi attraverso il ciclo biogeochimico dello zolfo, del ferro, del carbonio e dell’azoto.

Secondo alcuni studi, M. sedula può anche crescere su meteoriti. Questo in un ambiente controllato come un laboratorio. Ad oggi non ci sono prove di esistenza di questi archea nello spazio, tuttavia prove di questo tipo dimostrano che potenzialmente potrebbero viaggiare nel cosmo, tenendo ovviamente conto di tutte le specifiche del caso. Come è stato detto in precedenza sono aerobi obbligati.

Testo: Luca Tonietti

Fonti: https://aem.asm.org/content/aem/76/3/931.full.pdf

https://aem.asm.org/content/aem/59/8/2375.full.pdf

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6889503/