Sequenziato il genoma delle alghe marine che catturano il carbonio
Uno studio condotto da ricercatori in Francia e negli Stati Uniti ha ottenuto il sequenziamento della diatomea Phaeodactylum tricornutum, un tipo di alga microscopica che cresce negli oceani e cattura il carbonio atmosferico. Le diatomee sono delle componenti essenziali dei bacini di raccolta del carbonio oceanici, e producono circa il 20% dell'ossigeno che respiriamo. Questo studio ha dato un grande contributo alla nostra comprensione del loro funzionamento. Le scoperte, pubblicate on-line dalla rivista Nature, sono il frutto di una collaborazione internazionale finanziata in parte dal Sesto programma quadro (6°PQ) dell'UE. Le diatomee sono organismi fotosintetici che vivono in ambienti marini e d'acqua dolce. Le diatomee sono comparse circa 180 milioni di anni fa e oggi ne esistono centinaia di migliaia di specie. Lo studio ha confrontato la sequenza genomica della Phaeodactylum tricornutum, che può essere coltivata facilmente in laboratorio, con quella di un'altra diatomea sequenziata recentemente. Si è scoperto che le strutture delle due diatomee sono estremamente diverse: il 40% dei loro geni non sono condivisi. Stranamente, i ricercatori hanno scoperto che centinaia di geni provenienti da batteri erano presenti nei genomi di entrambe le specie di diatomee. I geni batterici trovati nelle diatomee potrebbero contribuire al loro successo, aumentando la loro capacità di percepire i segnali ambientali o di metabolizzare il carbonio organico e l'azoto. Alcuni di questi geni batterici potrebbero essere responsabili di certe componenti della parete cellulare nelle diatomee, e altri di "meccanismi non convenzionali di replicazione, riparazione e ricombinazione del DNA". Secondo lo studio, "queste scoperte contribuiscono molto alla spiegazione dell'incredibile diversità e successo delle diatomee negli oceani di oggi". Il primo autore Chris Bowler della Ecole Normale Supérieure in Francia ha spiegato, "Questi organismi rappresentano un vero e proprio crogiolo di tratti: un ibrido di meccanismi genetici portato da lignaggi ancestrali di piante, animali e batteri, e ottimizzato nel relativamente breve arco di tempo evolutivo di 180 milioni di anni, ovvero da quando sono apparse per la prima volta." Lo studio ha mostrato che il trasferimento di geni tra le diatomee e gli altri organismi è stato estremamente diffuso negli ambienti marini, e questo rende le diatomee "transgeniche di natura". Ad esempio, le diatomee hanno ereditato la loro capacità di fotosintesi dalle piante, e la loro capacità di trattare l'urea dagli animali (anche se, a differenza degli animali, le diatomee usano l'urea per immagazzinare e non per eliminare l'azoto). I ricercatori suggeriscono che questo trasferimento di geni abbia rappresentato un'importante forza trainante durante l'evoluzione delle diatomee. Una questione centrale è se gli organismi che catturano il carbonio siano in grado di tener testa ai cambiamenti climatici. La scoperta dell'acquisizione selettiva da parte delle diatomee di materiale genetico da altri organismi aumenta considerevolmente la nostra comprensione dell'accentuata e rapida diversificazione delle diatomee, ma c'è ancora molto da imparare. Il prossimo passo per la squadra sarà quello di concentrarsi sul ruolo del ferro nella soppressione della fotosintesi e dell'assimilazione dell'azoto. Il dott. Bowler ha suggerito che, poiché le diatomee catturano il biossido di carbonio così efficacemente e poiché il ferro è così prezioso negli ambienti marini, una strategia potrebbe essere quella di usare il ferro per indurre massicce fioriture delle diatomee. "Una volta che hanno banchettato," ha spiegato, "il peso dei loro gusci silicei, che sembrano di vetro, causa l'affondamento delle diatomee sul fondo dell'oceano dove muoiono, e il carbonio che hanno assimilato rimane intrappolato lì per millenni." "Sequestrando il carbonio in questo modo potremmo annullare i danni derivanti dalla combustione dei carburanti fossili," ha affermato. A questa collaborazione, in parte finanziata dai progetti finanziati dall'UE DIATOMICS e Genomica Marina, hanno partecipato partner da 10 paesi.