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Articolo pubblicato il 17-11-2005
Autore: Guido Donati
Numero 22 - Anno 2
17 Novembre 2005
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 Il DNA "morto" sostiene la vita negli abissi
Un recente articolo apparso sulla prestigiosa rivista Science (30 settembre 2005) ha riportato che circa il 65% di DNA presente negli oceani di tutto il mondo si trova nei sedimenti profondi e che circa il 90% di questo DNA è extracellulare. Gli ambienti profondi fornirebbero quindi il maggior contributo alla ciclizzazione del fosforo del pianeta. E' questo il risultato cui sono giunti, dopo 10 anni di ricerca, due ricercatori della Università Politecnica delle Marche.
Per decenni gli scienziati hanno misurato la biomassa vivente negli oceani ed hanno riscontrato concentrazioni di DNA di gran lunga superiori alle attese. Soltanto con le informazioni raccolte negli ultimi 10 anni si è stati in grado di risolvere il mistero di questa incongruenza. Il DNA negli oceani è principalmente extracellulare. Per essere certi che il DNA fosse esclusivamente extracellulare, i ricercatori hanno misurato le concentrazioni di DNA totale e quelle contenuti in tutti i microrganismi viventi. Inoltre hanno utilizzato enzimi in grado di degradare solo la componente extracellulare del DNA, dimostrando che circa il 65% del materiale veniva digerito.
disegno di Mirco Tangherlini www.tangherlini.it
Da questo studio si evince che la maggior fonte di DNA che giunge negli abissi oceanici si origina da cellule morte prodotte nello stato superficiale delle acque marine con un processo di accoppiamento tra produzione pelagica ed ambiente bentonico. In altri termini, il fitoplancton, i cianobatteri, e gli altri organismi morti, liberi o attaccati ad aggregati - chiamati "neve marina" - vengono rapidamente trasportati dalla colonna d'acqua fino al fondo degli oceani, dove il DNA è depositato. E' quindi il flusso di materia organica verso il fondo che controlla la distribuzione di DNA extracellulare nei sedimenti degli oceani di tutto il mondo.
I ricercatori sostengono che il DNA extracellulare possa anche essere originato anche dalla lisi degli organismi che vivono negli ambienti profondi. In ogni caso, questi risultati indicano che, quando le risorse alimentari sono limitate, il DNA potrebbe essere utilizzato come risorsa trofica privilegiata da parte degli organismi che vivono negli abissi. Questo potrebbe essere un efficace espediente per sopravvivere in ambienti estremi come gli abissi oceanici.
Questi risultati mostrano come la concentrazione di DNA nei sedimenti marini profondi sia straordinariamente elevata e come questa molecola abbia un ruolo chiave anche dopo la morte delle cellule. Infatti, il DNA può essere considerato una molecola multifunzionale, fungendo da riserva di carbonio, azoto e fosforo per il nutrimento dei procarioti. Gli abissi, ospitando circa 1029 batteri (un numero superiore a quello delle stelle nell'Universo) contengono la più grande biomassa del pianeta. La comunità microbica abissale inoltre assicura la stabilità funzionale degli ecosistemi e costituisce una componente essenziale per il funzionamento degli oceani. Il DNA extracellulare costituisce per questa componente una risorse trofica ineguagliabile, sostenendo il 50% delle richieste di fosforo necessarie alla crescita dei batteri marini.
Nonostante il DNA sia una molecola ricca di fosforo, prima di questo studio non era mai stato chiarito quale fosse il ruolo del materiale genetico nei cicli biogeochimici. Questa ricerca ha dimostrato che il DNA extracellulare contribuisce in modo fondamentale al ciclo del P. Il DNA è infatti mineralizzato selettivamente e questa "nuova scoperta" dimostra che il DNA rappresenta un serbatoio chiave di fosforo organico per il nostro Pianeta.
Nella foto Antonio dell'Anno a sinistra e Roberto Danovaro a destra, gli Autori dello studio
I dati prodotti in questo studio fanno ipotizzare che una larga frazione di questo DNA (probabilmente la maggior parte) sia di origine eucariotica (ovvero non originata da batteri o da cianobatteri). Se questa ipotesi sarà confermata negli studi a venire, potremmo parlare di un nuovo "cerchio della vita in mare " in cui avverrebbe una cooperazione tra procarioti e eucarioti. I procarioti decompongono la materia organica rigenerando i nutrienti, che vengono utilizzati dal fitoplancton per la crescita, ed il loro DNA (eucariotico) "morto" alimenterebbe la vita microbica (procariotica) degli ambienti profondi.
* Roberto Danovaro
President European Federation of Marine Sciences and Technology Societies (EFMS): http://www.efmsts.org/
Editor of Chemistry and Ecology: International Journal of Taylor & Francis Publishing Group: http://www.tandf.co.uk/journals/titles/02757540.html
CIESM Task Force on Deep Sea Research: http://www.ciesm.org/people/task.html
Italian Chapter of the Eco-Ethic International Union: http://www.eeiu.org/chapters/italy/index.html
Publications: http://www.scienze.unian.it/professori/html/roberto_danovaro.html
* Antonio dell’Anno
Docente di tecnologia marina applicata e ecotecnologia applicata presso la Facoltà di Scienze dell'Università Politecnica delle Marche. Assistant editor della rivista internazionale Chemistry and Ecology.
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Autore: Guido Donati
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