Il controllo delle fioriture indesiderate
Le fioriture cianobatteriche o di alghe verdi-azzurre costituiscono un problema globale, il risultato di attività umane quali l’agricoltura e i cambiamenti climatici. Questo fenomeno, vera e propria minaccia agli ecosistemi di acqua dolce, può anche influire sulla salute umana e sul turismo, perché i cianobatteri producono cianotossine che portano alla morte di molti organismi o perfino di ecosistemi. Particolarmente tossica è l’epatotossina prodotta dalla Microcystis, un tipo di alga spesso dominante in una fioritura. Poiché si sa poco sulla diversità della popolazione nella Microcystis, il progetto MicroEcoEvol, finanziato dall’UE con una borsa di studio individuale Marie Skłodowska-Curie, ha svolto uno studio su come la popolazione della Microcystis abbia risposto in tempo reale a fattori ambientali e biologici nel Lago Champlain, in Nord America. Nel contempo, i ricercatori hanno utilizzato studi condotti in mesocosmi per osservare le dinamiche della fioritura in ambienti di laboratorio quando alcune variabili erano controllate. Ecologia inversa per prevedere le fioriture Utilizzando un approccio di ecologia inversa, estraendo l’informazione genomica dagli ambienti per acquisire nuove conoscenze nei processi ecologici, il team di ricercatori ha determinato per la prima volta la possibilità di prevedere le fioriture tramite fattori biologici. «Da una prospettiva applicata/accademica, abbiamo utilizzato un approccio basato sull’apprendimento automatico per identificare i biomarcatori delle fioriture», spiega il dott. Nicolas Tromas, borsista e ricercatore principale di MicroEcoEvol. I risultati hanno dimostrato che le fioriture alterano in maniera notevole la comunità batterica senza ridurne la generale diversità, indicando che una comunità batterica distinta, compresi i non-cianobatteri, prospera durante la fioritura. «Abbiamo inoltre osservato che la comunità cambia in maniera ciclica nell’arco di un anno, seguendo uno schema ripetibile di anno in anno», sottolinea il ricercatore. Questo significa che i dati raccolti da queste comunità batteriche acquatiche possono essere utilizzati per classificare le fioriture e migliorare previsioni quali la composizione e la ripetibilità. È interessante notare che i ricercatori hanno inoltre esaminato l’impatto dei cianofagi sulle popolazioni di Microcystis utilizzando il sistema CRISPR-Cas per determinare il ruolo della terapia dei fagi nell’arrestare la fioritura. L’applicazione di cianofagi, virus naturali che infettano i cianobatteri, potrebbe essere un modo promettente di controllare la fioritura cianobatterica. Dati per altri importanti progetti relativi alle fioriture Oltre a costituire un rischio per gli esseri umani, il bestiame, i pesci e la fauna selvatica, le epidemie di fioriture tossiche sono estremamente dispendiose, con costi stimati intorno agli 825 milioni di dollari negli Stati Uniti. È preoccupante il fatto che un numero crescente di impianti di depurazione per acqua potabile in Canada forniti dai Grandi Laghi siano ora considerati a rischio. MicroEcoEvol ha fornito gran parte dei dati preliminari per un progetto da 12 milioni di dollari USA, ATRAPP, per trovare soluzioni al problema delle fioriture tossiche in Canada. «Abbiamo anche sviluppato un nuovo approccio all’analisi di colonie cianobatteriche per ampliare la nostra comprensione del microbioma cianobatterico», aggiunge il dott. Tromas. Imparare dalle sfide e guardare al futuro Secondo il dott. Tromas, la borsa di ricerca Marie Curie ha aperto opportunità personali e professionali. «Sviluppare collaborazioni locali e internazionali è stato essenziale per il successo di questo progetto, attraverso il quale ho potuto migliorare le mie capacità di leadership grazie alla supervisione di diversi studenti universitari e l’organizzazione di numerose conferenze e workshop a Montreal ed Exeter», conclude lo scienziato. Il team di MicroEcoEvol ha affrontato una serie di difficoltà tecniche, in particolare con l’isolamento e la coltura dei cianobatteri per gli studi in mesocosmi in situ. «Occorre adattarsi e trovare una soluzione a questi problemi tecnici, essere pazienti e a volte perfino accettare il fatto che le scadenze non verranno rispettate. La risposta è accettare una sconfitta temporanea, capirne il motivo, generare nuove idee e ripetere le prove», conclude il dott. Tromas. In questo spirito, anche se il finanziamento è terminato, le attività del progetto continuano con l’apertura di nuovi percorsi di ricerca.
Parole chiave
MicroEcoEvol, cianobatteri, ecosistema, cianofagi, fioriture algali, apprendimento automatico, biomarcatore, terapia dei fagi
