Ricerca dimostra la capacità delle diatomee di trasformare il silicio

Analizzato per la prima volta la capacità delle diatomee di trasportare e metabolizzare l'anidride silicica

Uno studio in parte finanziato dall'Unione europea ha analizzato per la prima volta la capacità delle diatomee di trasportare e metabolizzare l'anidride silicica. Le scoperte aiuteranno a comprendere qual è il ruolo rivestito da questa specie di alghe nei cicli biogeochimici degli oceani. Le diatomee sono delle alghe che producono circa il 25% dell'ossigeno immesso nell'atmosfera terrestre, ovvero una quantità analoga a quella prodotta dalle foreste pluviali tropicali.

Nello studio, pubblicato nella rivista a libero accesso Public Library of Science (PLoS) One, l'equipe coordinata da Pascal Jean Lopez del Centro nazionale francese della ricerca scientifica (CNRS) ha analizzato il meccanismo che controlla la formazione delle strutture extracellulari simili al vetro che caratterizzano le diatomee. Fino ad oggi non si era arrivati a comprendere appieno in che modo questi organismi assimilano, immagazzinano e trasportano il silicio.

Lo studio è stato in parte finanziato dal progetto MARGENES ("Marine phytoplankton as novel model organisms for genomic and post-genomic studies of environmental sensing and niche adaptation") del Quinto programma quadro (5°PQ), dal progetto DIATOMICS ("Understanding diatom biology by functional genomics approaches"), del Sesto programma quadro (6°PQ) e dalla Rete di eccellenza Marine Genomics ("Implementation of high-throughput genomic approaches to investigate the functioning of marine ecosystems and the biology of marine organisms").

Lo studio si è concentrato su una particolare specie di diatomee, chiamata Phaeodactylum tricornutum, e sulla sua sintesi del silicio.

I risultati dello studio hanno dimostrato che durante lo sviluppo delle diatomee dev'essere stato particolarmente favorito un determinato raggruppamento di geni, fattore che potrebbe aver consentito una più spiccata ottimizzazione delle reazioni ai vari stimoli ambientali. Sono stati identificati alcuni geni probabilmente coinvolti nell'immagazzinamento e nel metabolismo del silicio, come anche alcuni geni coinvolti nel trasporto del silicio. I ricercatori hanno inoltre rilevato che l'aumento della capacità di adeguarsi a livelli variabili di silicio negli ambienti marini può essere legato alle regolazioni globali da gene a genoma, alla regolazione post-trascrizionale e alla distribuzione spaziale delle proteine.

Il silicio, essenziale per la crescita di numerose specie di diatomee, non riveste un ruolo fondamentale nel caso della Phaeodactylum tricornutum. Quest'alga si trova in numerose regioni del mondo, solitamente nelle aree costiere caratterizzate da grandi oscillazioni della salinità. Phaeodactylum tricornutum è inoltre la prima diatomea pennata per cui sono disponibili dati completi sul genoma. Lo scopo dei ricercatori era scoprire se la diatomea, considerate le sue eccezionali proprietà, avrebbe ancora cercato di assimilare silicio.

Le cellule di queste alghe sono contenute in un'eccezionale parete cellulare di silicato. L'anidride silicica biogenica che costituisce la parete cellulare è sintetizzata per via intracellulare mediante la polimerizzazione dei monomeri dell'acido di silicio. Il materiale viene successivamente spinto all'esterno della cellula e si aggiunge alla parete. La decomposizione delle diatomee è alla base della conversione di questi silicati in sedimenti.

Lo svolgimento di ulteriori studi consentirà di acquisire più conoscenze nel campo della chimica del vetro e di meglio comprendere le variazioni ambientali associate al silicio e ai cicli del carbonio.

Il progetto MARGENES ha studiato il potenziale di diatomee e cianobatteri in relazione ad un loro eventuale impiego come modelli scientifici, mentre il progetto DIATOMICS ha analizzato nello specifico le diatomee marine e altri aspetti quali il sequestro del carbonio, l'acquisizione di sostanze nutritive, l'andamento delle efflorescenze algali e il fenomeno del biofouling. Marine Genomics riunisce scienziati, politici, industrie e altre parti interessate ed è dedicato allo sviluppo di approcci high-throughput per lo studio della biologia degli organismi marini.

Redazione (15/02/2010)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
Tag: Phaeodactylum, MARGENES, DIATOMICS, diatomee, silicio

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