Microbi: la squadra di pulizie della natura dopo le fuoriuscite di petrolio

Ogni anno, una grande quantità di petrolio finisce nell'oceano, suscitando preoccupazioni per i suoi effetti dannosi sulla vita marina e sulla salute degli ecosistemi oceanici. Questo petrolio proviene sia da fonti naturali che da attività umane. La presenza di petrolio nell'oceano può essere sufficiente a coprire un'ampia area con uno strato sottile, influenzando innumerevoli organismi. L'oceano produce anche naturalmente gas come il Metano, che è un forte gas serra. Si stima che l'oceano contribuisca a una piccola percentuale di metano nell'atmosfera. Quindi, quando i microbi nell'acqua consumano petrolio e gas, forniscono benefici importanti all'ambiente, aiutando a mantenere la salute marina e catturando gas che altrimenti finirebbero nell'aria.

Un incidente importante che mette in evidenza questo problema è stato il disastro della Deepwater Horizon nel 2010. Per diversi mesi, una massa enorme di petrolio e gas è stata rilasciata nel Golfo del Messico. Poiché la fuoriuscita è avvenuta in profondità, i metodi di pulizia usuali, come il sole che lo degrada o la rimozione fisica, non erano possibili. Invece, i microbi sono diventati il principale modo per mitigare gli impatti della fuoriuscita rompendo il petrolio.

Anche se ci sono stati alcuni studi sui piccoli microbi nelle acque profonde, c'è ancora molto che non sappiamo su di loro. La ricerca ha mostrato che quando le acque del Golfo erano contaminate da petrolio, la varietà di questi microbi è diminuita rispetto alle acque non contaminate. Questo cambiamento nei tipi e nelle quantità di microbi presenti nelle aree colpite dal petrolio è stato documentato. Alcuni gruppi di microbi sono prosperati durante la fuoriuscita, a seconda dei tipi di Idrocarburi disponibili. Ad esempio, un gruppo di microbi era dominante quando erano presenti composti più leggeri, mentre altri gruppi li hanno sostituiti quando diversi tipi di idrocarburi sono diventati più abbondanti.

Nonostante il tempo passato da allora, ci manca ancora informazioni dettagliate su come questi microbi marini degradano gli idrocarburi. Anche se sappiamo che il metano era uno degli idrocarburi più comuni rilasciati, non comprendiamo ancora completamente quali microbi specifici siano responsabili della sua degradazione. Vari metodi hanno dimostrato che esiste una diversità di geni e trascritti legati all'ossidazione del metano tra questi microbi, ma l'esatta identità dei batteri coinvolti resta poco chiara. Altri idrocarburi, come i composti a catena lineare e aromatici, sono stati trovati anche nell'area della fuoriuscita, e alcuni processi di degrado essenziali sono stati identificati, ma le conoscenze su quali microbi partecipano a questi processi sono limitate.

#Obiettivi dello Studio

C'è una lacuna di conoscenze riguardo le capacità di degradazione di questi microbi nel Golfo del Messico e altrove. L'obiettivo è raccogliere più informazioni su cosa possono fare specifici microbi in termini di degradazione degli idrocarburi. Questo implica l'analisi di campioni raccolti in precedenza dalla fuoriuscita della Deepwater Horizon e l'applicazione di nuove tecniche per assemblare dati sui microbi presenti nei campioni. Questo aiuterà a colmare i collegamenti mancanti riguardo a come specifici gruppi di microbi contribuiscono alla degradazione degli idrocarburi nell'oceano.

#Metodi

#Raccolta Campioni

Nel 2010, sono stati raccolti campioni di acqua di mare dal Golfo del Messico durante due crociere di ricerca. Questi campioni sono stati filtrati per isolare i microbi presenti nell'acqua.

#Estrazione di DNA e RNA

I ricercatori hanno seguito una procedura specifica per estrarre DNA e RNA dai campioni raccolti. Il DNA e l'RNA sono stati poi amplificati per aumentare la quantità disponibile per il sequenziamento. Questo processo ha comportato diverse fasi, tra cui la rottura delle cellule microbiche, la purificazione del materiale risultante e la preparazione per il sequenziamento.

#Sequenziamento e Analisi dei Dati

Il DNA e l'RNA estratti sono stati sequenziati utilizzando una tecnologia avanzata che ha consentito un'analisi dettagliata della comunità microbica presente nei campioni. È stata controllata la qualità dei dati di sequenziamento e sono state rimosse le letture di scarsa qualità. I dati rimanenti sono stati assemblati in un quadro completo dei microbi presenti nei campioni.

#Analisi Funzionale

Una volta ottenute le sequenze, i ricercatori hanno cercato diversi geni che indicavano quali microbi potessero degradare gli idrocarburi. Questo ha comportato il confronto delle sequenze con database noti di geni microbici.

#Risultati

#Diversità Microbica e Abbondanza

L'analisi ha rivelato una grande varietà di microbi nei campioni del Golfo del Messico. Alcuni dei gruppi più abbondanti includevano batteri noti per degradare gli idrocarburi. Lo studio ha scoperto che specifici microbi erano più abbondanti nelle acque contaminate rispetto alle aree non contaminate.

#Vie di Degradazione degli Idrocarburi

L'analisi ha mostrato che certi microbi erano ben equipaggiati per degradare idrocarburi gassosi come il metano. Ad esempio, sono stati trovati geni specifici associati all'ossidazione del metano in gruppi microbici chiave. Inoltre, lo studio ha trovato evidenze delle capacità microbiche di degradare idrocarburi a catena lineare e aromatici, che sono composti tossici spesso presenti nel petrolio.

#Acquisizione di Nutrienti

I risultati hanno indicato che i microbi avevano anche la capacità di acquisire nutrienti vitali come azoto e fosforo, essenziali per la loro crescita e per mantenere i processi che permettono loro di degradare gli idrocarburi in modo efficiente. La presenza di geni relativi al trasporto di nutrienti suggerisce che questi microbi erano ben adattati alle condizioni del Golfo del Messico.

#Fattori Ambientali che Influenzano l'Attività Microbica

Lo studio ha anche trovato che fattori ambientali, come la temperatura e la disponibilità di nutrienti, influenzavano probabilmente l'attività microbica. La presenza di proteine da shock termico indica che questi microbi si stavano adattando alle basse temperature del profondo mare, il che potrebbe influenzare il loro metabolismo e le capacità di degradazione degli idrocarburi.

#Discussione

#Importanza della Degradazione Microbica degli Idrocarburi

La degradazione microbica degli idrocarburi è essenziale per mantenere la salute dell'oceano, specialmente dopo le fuoriuscite di petrolio. I risultati evidenziano il ruolo significativo che i microbi autoctoni giocano nella degradazione di composti dannosi, portando infine al recupero degli ecosistemi colpiti.

#Implicazioni per Future Fuoriuscite di Petrolio

Con una migliore comprensione di quali microbi possono degradare diversi idrocarburi, le risposte alle future fuoriuscite di petrolio possono essere più efficaci. I risultati sottolineano l'importanza di monitorare le comunità microbiche dopo una fuoriuscita di petrolio per valutare le loro capacità e contributi alla biorimediabilità.

#Necessità di Ulteriori Ricerche

Nonostante questi risultati, c'è ancora molto da imparare sui meccanismi attraverso cui questi microbi degradano gli idrocarburi. Ci sono necessità di maggiori ricerche per comprendere le interazioni specifiche tra diversi gruppi microbici e come collaborano per degradare gli idrocarburi in vari ambienti marini.

#Rilevanza Globale

I risultati del Golfo del Messico possono fornire informazioni applicabili ad altre parti del mondo. Poiché le fuoriuscite di petrolio e l'inquinamento da plastica rimangono questioni ambientali urgenti, comprendere i meccanismi microbici coinvolti nella degradazione degli idrocarburi potrebbe aiutare a informare strategie per gestire l'inquinamento su scala globale.

#Conclusione

Lo studio sottolinea il ruolo essenziale che i microbi giocano nella degradazione degli idrocarburi nell'oceano. La capacità di specifici microbi di metabolizzare petrolio e gas non solo aiuta a mitigare l'impatto delle fuoriuscite, ma contribuisce anche alla salute generale degli ecosistemi marini. La ricerca continua è cruciale per sviluppare strategie efficaci per affrontare eventi di inquinamento futuri e per migliorare la nostra comprensione dell'ecologia microbica nell'oceano.