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Studio spiega il successo dei batteri dell'oceano

Tartaruga marina


I batteri SAR11 rappresentano il 30-40% delle cellule batteriche e sono caratterizzati da un ridotto volume cellulare, genomi compatti e privi di protezione da geni per riparare il DNA

Una nuova ricerca svedese mostra che l'oceano ospita i batteri di maggiore successo di tutto il pianeta. Finanziato in parte dal progetto GENOME EVOLUTION ("Tracing the evolution of alpha-proteobacterial genomes") che ha ottenuto una borsa intra-europea Marie Curie (EIF) del valore di 166.500 euro nell'ambito del Sesto programma quadro (6° PQ) dell'UE, lo studio getta nuova luce sul perché i batteri che fanno parte del gruppo SAR11 hanno successo e verifica anche alcune teorie generalmente accettate. Pubblicata in due articoli nelle riviste Molecular Biology and Evolution e PLoS ONE, la ricerca ha scoperto un raro e sconosciuto parente dei mitocondri, che sono i produttori di energia delle cellule.

"Le enormi quantità di informazioni sul DNA (acido deossiribonucleico) che otteniamo dagli oceani ci permettono di scorgere un mondo che non era stato possibile studiare in precedenza," dice il professor Siv Andersson del Dipartimento di evoluzione molecolare presso l'Università di Uppsala, il principale autore degli articoli. "Cercare in questi dati le risposte alle domande fondamentali della vita è davvero affascinante."

I ricercatori affermano che i batteri di tipo SAR11 rappresentano tra il 30% e il 40% di tutte le cellule batteriche negli oceani. La loro presenza influisce sui cicli globali del carbonio.
Secondo il team, questi batteri non si trovano in modo così diffuso da nessuna altra parte. Poiché il mare aperto non fornisce abbastanza sostanze nutrienti, i batteri SAR11 hanno un volume cellulare molto ridotto allo scopo di massimizzare la concentrazione di sostanze nutrienti nelle cellule. Anche i loro genomi sono eccezionalmente piccoli e compatti.

Studi precedenti avevano scoperto che i batteri SAR11 sono imparentati con un altro gruppo specializzato di batteri che comprende il batterio del tifo. Questi ultimi batteri, pur possedendo anche loro dei genomi di piccole dimensioni, si sono adattati a esseri umani, animali e insetti. Mediante sofisticate analisi dei legami evolutivi, i ricercatori di Uppsala hanno scoperto che i batteri SAR11 si sono evoluti da batteri che abitavano gli oceani e la terra e che possiedono genomi che sono almeno 3 volte e fino a 10 volte più grandi.

Al contrario dei loro parenti prossimi, i batteri SAR11 non possiedono i geni che i ricercatori ritengono essere necessari per aiutare a riparare i danni al DNA. Questa, affermano i ricercatori, potrebbe essere la ragione per cui hanno avuto un così grande successo. "La perdita di geni significa che i batteri possono scambiare tra loro più facilmente dei geni, e i geni positivi possono quindi diffondersi rapidamente negli oceani come adattamento a cambiamenti nel contenuto di sostanze nutrienti, di temperatura e di radiazioni UV," dice Johan Viklund, un dottorando del Dipartimento di evoluzione molecolare di Uppsala.

Analizzando i dati generati da altri studi sul DNA che si concentravano sui batteri negli oceani, il team di Uppsala ha inoltre analizzato la sequenze di DNA delle proteine che partecipano alla respirazione cellulare, quando gli zuccheri vengono scissi in anidride carbonica e acqua. Il confronto di questi ultimi con le corrispondenti sequenze delle proteine nei cosiddetti mitocondri di esseri umani, animali e insetti ha aiutato il team a identificare un gruppo di rari batteri in precedenza sconosciuto al mondo della ricerca.

"Questi batteri sono molto simili ai mitocondri," dice il dott. Thijs Ettema di Uppsala. "Le nostre scoperte indicano quindi che l'origine dei mitocondri potrebbero essere gli oceani, ma anche che i parenti più prossimi non sono imparentati al gruppo SAR11 come si pensava in precedenza."

Articolo:
Brindefalk, B. (2011) "A phylometagenomic exploration of oceanic Alphaproteobacteria reveals mitochondrial relatives unrelated to the SAR11 clade". PLoS ONE 6(9): e24457. DOI:10.1371/journal.pone.0024457

Fonte: Cordis (18/10/2011)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
Tag: SAR11, oceani, batteri, tifo
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