Un recente studio ha portato alla luce una scoperta sorprendente riguardante le alghe Phaeocystis antarctica, originarie dell’Oceano Meridionale. Questi organismi, contrariamente a quanto si pensava in precedenza, sono in grado di prosperare anche in assenza di vitamina B12. Questa rivelazione, che evidenzia l’adattabilità delle alghe alla carenza di B12 grazie a un gene unico, ha importanti implicazioni per gli ecosistemi antartici, i modelli di cambiamento climatico e le future ricerche sulle strategie di sopravvivenza delle alghe in ambienti in mutamento.
La resistenza inaspettata di Phaeocystis antarctica
La carenza di vitamina B12 può portare a gravi e potenzialmente letali problemi di salute negli esseri umani. Fino ad ora, si riteneva che le stesse carenze influenzassero anche alcuni tipi di alghe. Tuttavia, lo studio su Phaeocystis antarctica (P. antarctica), esposte a varie condizioni di ferro e vitamina B12, rivela che questi organismi possono sopravvivere senza B12. Questo risultato contraddice le previsioni precedenti fatte attraverso l’analisi sequenziale del genoma computerizzata, dimostrando l’inaspettata resilienza delle alghe alla carenza di B12.
L’alga, originaria dell’Oceano Meridionale, inizia come una singola cellula che può trasformarsi in colonie di dimensioni millimetriche. La ricerca è stata pubblicata su PNAS e condotta dal MIT, WHOI, J.C. Venter Institute e Scripps Institution of Oceanography (UCSD). Ha scoperto che, a differenza di altri fitoplancton polari chiave, P. antarctica può sopravvivere con o senza vitamina B12.
“La vitamina B12 è davvero importante per il metabolismo delle alghe perché permette loro di produrre un aminoacido chiave in modo più efficiente,” ha detto Makoto Saito, uno dei co-autori dello studio e scienziato senior presso il Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI). “Quando non si può ottenere vitamina B12, la vita ha modi per produrre quegli aminoacidi più lentamente, causando anche una crescita più lenta. In questo caso, ci sono due forme dell’enzima che produce l’aminoacido metionina, uno che necessita di B12 e uno che è molto più lento, ma non ha bisogno di B12. Questo significa che P. antarctica ha la capacità di adattarsi e sopravvivere con una bassa disponibilità di B12.”
La scoperta del gene MetE
I ricercatori sono giunti alla loro conclusione studiando le proteine di P. antarctica in una coltura di laboratorio e cercando anche proteine chiave in campioni sul campo. Durante l’osservazione, hanno scoperto che le alghe possiedono una proteina di fusione della metionina sintasi indipendente dalla B12 (MetE). Il gene MetE non è nuovo, ma si riteneva in precedenza che non fosse posseduto da P. antarctica. MetE conferisce alle alghe la flessibilità di adattarsi alla bassa disponibilità di vitamina B12.
“Questo studio suggerisce che la realtà è più complessa. Per la maggior parte delle alghe, mantenere un metabolismo flessibile per la B12 è vantaggioso, data la scarsità dell’approvvigionamento della vitamina nell’acqua di mare,” ha detto Deepa Rao, ricercatrice principale dello studio e ex postdoc del MIT. “Avere questa flessibilità consente loro di produrre aminoacidi essenziali, anche quando non possono ottenere abbastanza vitamina dall’ambiente. Implicando che la classificazione delle alghe come richiedenti B12 o meno potrebbe essere troppo semplificata.”
L’importanza di P. antarctica nel ciclo del carbonio
La scoperta del gene MetE ha anche implicazioni per il cambiamento climatico. L’Oceano Meridionale, dove si trova P. antarctica, svolge un ruolo significativo nel ciclo del carbonio terrestre. P. antarctica assorbe l’anidride carbonica e rilascia ossigeno attraverso la fotosintesi.
“Con il riscaldamento del nostro clima globale, c’è un aumento delle quantità di ferro che entra nell’Oceano Meridionale costiero dalla fusione dei ghiacciai,” ha detto Saito. “Prevedere quale sarà la prossima cosa limitante dopo il ferro è importante, e la B12 sembra essere una di queste. I modellatori del clima vogliono sapere quanta alga sta crescendo nell’oceano per ottenere previsioni corrette e hanno parametrizzato il ferro, ma non hanno ancora incluso la B12 in quei modelli.”
Le direzioni per la ricerca futura
“Siamo particolarmente interessati a conoscere di più sull’estensione della diversità a livello di ceppo. Sarà interessante vedere se i ceppi indipendenti dalla B12 hanno un vantaggio competitivo in un Oceano Meridionale più caldo,” ha detto il co-autore dello studio Andy Allen, professore congiunto presso il J. Craig Venter Institute e la Scripps Institution of Oceanography presso l’Università della California, San Diego. “Poiché c’è un costo per l’indipendenza dalla B12 in termini di efficienza metabolica, una domanda importante è se i ceppi che richiedono B12 potrebbero diventare dipendenti dai batteri produttori di B12.”
La scoperta che P. antarctica ha la capacità di adattarsi alla minima disponibilità di vitamina B12 si rivela vera anche per molte altre specie di alghe che si pensava fossero anch’esse rigorosi utilizzatori di B12. I risultati di questo studio apriranno la strada a future ricerche relative al ciclo del carbonio e a come diversi tipi di alghe sopravvivono nell’ambiente freddo e ostile dell’Oceano Meridionale.
