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Foto di una lastra di ghiaccio marino (sottosopra) dal mare di Ross (stazione di ricerca McMurdo) nell’Oceano Antartico. Il colore marrone è dovuto alla presenza di dense popolazioni di diatomee, tra cui la specie Fragilariopsis cylindrus, principalmente all'interfaccia tra ghiaccio marino e acqua di mare sottostante. Immagine creata da James A. Raymond.

Il Trasformismo delle Diatomee Polari, le microalghe unicellulari dell’Oceano Antartico che si adattano alle condizioni estreme del clima.

In tempi di precarietà e di flessibilità prendiamo esempio dal mondo marino che si adatta da milioni di anni ai cambiamenti climatici. Grazie al lavoro del team internazionale di ricercatori guidato dal Prof. Thomas Mock della University of East Anglia di Norwich del Regno Unito,  dove per l’Italia hanno partecipato Remo Sanges e Mariella Ferrante della Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli, sono state identificate le variazioni genetiche che hanno permesso alle diatomee dell’Oceano Antartico, microalghe unicellulari, di adattarsi a climi estremi e molto variabili, come quelli polari. Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica Nature, accresce la nostra comprensione sia di come gli organismi polari si siano evoluti alle condizioni ambientali dell’Antartico, sia delle loro capacità di adattamento ai cambiamenti indotti dalle attività umane.

 

Foto di una lastra di ghiaccio marino (sottosopra) dal mare di Ross (stazione di ricerca McMurdo) nell’Oceano Antartico. Il colore marrone è dovuto alla presenza di dense popolazioni di diatomee, tra cui la specie Fragilariopsis cylindrus, principalmente all’interfaccia tra ghiaccio marino e acqua di mare sottostante. Immagine creata da James A. Raymond.

Un “Trasformismo” interessante che acquisisce valore anche nell’ambito dell’industria biotecnologica che molto spesso impiega organismi estremofili – organismi che prosperano in condizioni estreme – come preziosa fonte di nuovi enzimi potenzialmente importanti nei processi produttivi. Fra la moltitudine di microalghe unicellulari, le diatomee hanno un ruolo chiave nell’ecosistema marino. Non tutti sanno, infatti, che le diatomee sono capaci di fornire da sole la metà dell’ossigeno prodotto dal fitoplancton, che è pari a quello prodotto da tutte le foreste tropicali. Lo studio, cui hanno partecipato i ricercatori della SZN, si è concentrato sulla comprensione del genoma di un particolare diatomea, la Fragilariopsis cylindrus, capace di prosperare nel ghiaccio marino e alla base di una delle catene alimentari più singolari sulla Terra, in quanto costituisce alimento per krill, pinguini, foche e balene. Il contributo di Remo Sanges e Mariella Ferrante ha reso possibile, in particolare, la comparazione di questa specie con la specie Pseudo-nitzschia multistriata, una diatomea che vive in climi temperati e che prospera nel Golfo di Napoli, sulla quale i ricercatori di Napoli lavorano da diversi anni. Grazie al suddetto lavoro, si è scoperto che questo “Trasformismo” avviene attraverso il mantenimento di un’estrema variabilità degli alleli nel genoma, caratteristica mai osservata prima in un organismo marino.

Scansione al microscopio elettronico di due cellule di Fragilariopsis cylindrus. Immagine creata da Gerhard S. Dieckmann.

Gli alleli sono forme diverse di uno stesso gene, che si trovano nella stessa posizione, o locus genetico, su un dato cromosoma. Lo studio ha rilevato che quasi un quarto del genoma di questa diatomea contiene varianti alleliche sorprendentemente molto diverse tra loro. Ed è stato proprio lo studio condotto dai ricercatori della SZN a provare che una così grande diversità di geni all’interno della stessa specie, è dovuta alla loro capacità di adattarsi a condizioni estreme. Ma c’è di più. La dimensione effettiva della popolazione di questa diatomea polare è molto grande, di conseguenza è come se ogni individuo avesse un allele per ogni occasione. Un  “Trasformismo all’occorrenza”, dunque,  che rende questa specie geneticamente pronta a rispondere alle mutevoli condizioni ambientali. Insomma, è quasi come se in ogni microalga co-esistessero due individui contemporaneamente, un po’ come un corpo e due personalità de “il Dottor Jekyll e Mister Hyde”.

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