Exiguobacterium sargassi sp. nov., a novel seaweed-associated bacterium isolated from Sargassum henslowianum with a glycoside-hydrolase-enriched CAZyme repertoire
Questo studio propone la nuova specie *Exiguobacterium sargassi* sp. nov., un batterio arricchito in glicoside idrolasi isolato dall'alga *Sargassum henslowianum* in Vietnam, basandosi su prove fenotipiche, chemiotassonomiche e genomiche esaustive che la distinguono dal suo parente più stretto, *E. qingdaonense*.
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L'oceano è una vasta biblioteca di possibilità chimiche, e da nessuna parte ciò è più evidente che sulla superficie delle alghe. Le alghe brune, le grandi piante coriacee che fluttuano nelle acque costiere, sono cariche di zuccheri complessi che formano la loro struttura e ne immagazzinano l'energia. Per un essere umano, questi zuccheri sono solo parte di una pianta, ma per il mondo microscopico, sono un banchetto. I batteri che vivono su o dentro queste piante si sono evoluti per produrre strumenti specializzati, essenzialmente delle forbici molecolari, capaci di tagliare queste dure catene di zuccheri in pezzi più piccoli ed edibili. Gli scienziati sono da tempo interessati a trovare questi batteri perché gli enzimi che utilizzano potrebbero aiutarci a scomporre i rifiuti vegetali in prodotti utili, o a creare nuovi medicinali. Tuttavia, l'oceano è pieno di vita ancora da scoprire, e molti di questi aiutanti microscopici rimangono nascosti in piena vista, in attesa di essere trovati nei tessuti delle piante che abitano.
In uno studio recente, i ricercatori si sono posti l'obiettivo di esplorare il mondo microbico nascosto all'interno di un tipo specifico di alga bruna chiamata Sargassum henslowianum, raccolta lungo la costa della provincia di Quang Ngai, in Vietnam. Cercavano batteri che vivessero in profondità nel tessuto della pianta, lontano dalla superficie dove altri microbi potrebbero solo transitare. Dopo aver pulito accuratamente l'alga per rimuovere eventuali contaminanti superficiali, hanno frantumato il tessuto interno e cercato batteri in grado di crescere su una fonte di cibo speciale composta dagli stessi zuccheri dell'alga. Da questo processo, hanno isolato una singola coltura pura di un batterio che hanno chiamato ceppo RM11T. Questo minuscolo organismo si è rivelato essere qualcosa di completamente nuovo per la scienza, una specie precedentemente sconosciuta appartenente a un genere di batteri noto per la sua capacità di sopravvivere in ambienti estremi, dalle sorgenti termali ai terreni ghiacciati.
I ricercatori hanno sottoposto questo nuovo batterio a una serie rigorosa di test per capire esattamente di cosa si trattasse. Hanno osservato come si muoveva, cosa mangiava e come reagiva a diverse temperature e livelli di sale. Hanno scoperto che il batterio è una piccola cellula a forma di bastoncello che può nuotare usando minuscole code simili a flagelli su tutto il corpo. È flessibile nella respirazione, capace di sopravvivere con o senza ossigeno, e prospera in una vasta gamma di condizioni, crescendo in temperature da 10 a 45 gradi Celsius e in concentrazioni di sale che ucciderebbero molti altri organismi. Quando hanno esaminato la sua composizione chimica, hanno trovato un'impronta digitale unica di acidi grassi e lipidi che lo distingueva dai suoi parenti più stretti. Soprattutto, hanno sequenziato il suo intero codice genetico, il manuale di istruzioni completo per costruire il batterio. Questa analisi genetica ha confermato che, sebbene il nuovo batterio sia strettamente correlato a specie note, è sufficientemente distinto da essere classificato come una nuova specie, che il team ha chiamato Exiguobacterium sargassi.
Il progetto genetico di Exiguobacterium sargassi ha rivelato una storia sorprendente su come sopravviva all'interno dell'alga. Il batterio è dotato di una vasta collezione di geni dedicati alla decomposizione dei carboidrati, ovvero il termine scientifico per zuccheri e amidi. Nello specifico, possiede un ricco kit di strumenti enzimatici progettati per tagliare gli alfa-glucani e i beta-glucani, che sono tipi di catene di zucchero presenti nei tessuti di riserva dell'alga. I ricercatori hanno scoperto che questo batterio è particolarmente abile nel colpire questi zuccheri specifici, possedendo un alto numero di enzimi appartenenti alla famiglia GH13, famosi per la scomposizione di materiali simili all'amido. Possiede anche un enzima candidato capace di tagliare i beta-glucani, un altro zucchero comune nella pianta. Tuttavia, lo studio ha anche rivelato ciò che questo batterio non sa fare. Nonostante sia stato isolato su un terreno contenente alginato, un importante zucchero strutturale delle alghe brune, il genoma del batterio manca dei geni specifici necessari per scomporre l'alginato o la cellulosa, le fibre resistenti che compongono le pareti cellulari delle piante. Ciò suggerisce che Exiculobacterium sargassi non si nutre dello scheletro strutturale dell'alga; invece, probabilmente si nutre degli zuccheri più morbidi conservati all'interno delle cellule della pianta, vivendo come un ospite specializzato piuttosto che come un invasore distruttivo.
La scoperta di Exiculobacterium sargassi aggiunge un nuovo tassello al puzzle della biodiversità marina, mostrando che anche ambienti ben studiati come i letti di alghe ospitano forme di vita uniche con abilità metaboliche specializzate. I ricercatori hanno notato che questo batterio possiede anche geni che lo aiutano a gestire i metalli pesanti e lo stress ossidativo, tratti che sarebbero utili nelle condizioni fluttuanti dell'oceano. Sebbene lo studio non abbia testato gli enzimi del batterio in un ambiente industriale, l'identificazione del suo specifico kit genetico fornisce un obiettivo chiaro per la ricerca futura. Gli scienziati possono ora esaminare questi geni specifici per capire come questo batterio acceda alla sua fonte di cibo e potenzialmente sfruttare i suoi enzimi unici per applicazioni industriali. La scoperta sottolinea che gli abitanti microscopici dell'oceano sono molto più diversificati e specializzati di quanto si pensasse, offrendo una riserva di strumenti biologici che sono solo all'inizio della loro comprensione.
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