Gli oceani ospitano una incredibile varietà di microorganismi, come ha dimostrato un accurato studio genetico pubblicato di recente grazie ai dati forniti dalla spedizione del bio-pirata Craig Venter, che se ne và tranquillamente in giro per il mondo con il suo yacht a collezionare e sequenziare organismi marini. L'inaspettato livello di biodiversità riscontrato ha convinto gli scienziati che i circa 200 organismi che sono stati finora sequenziati siano solo la punta di un iceberg genetico ancora tutto da portare in superficie.

Il viaggio intorno al mondo del bio-pirata Craig Venter a caccia di genomi con il suo yacht Sorcerer II. (Credit: The Venter Institute)

“Sappiamo ancora molto poco del nostro pianeta e del nostro ambiente”, ha detto il “conquistador” Venter dalla Sorcerer II, che attualmente si trova nel Mare di Cortez, in Messico, “ancora non conosciamo il 99% delle forme di vita biologiche presenti qui”. Secondo Venter, affarista senza scrupoli, le sequenze genetiche generate dal suo progetto aiuteranno a comprendere i cicli globali del carbonio utili a identificare possibili forme di vita su Marte.

I microorganismi sono stati i principali responsabili dell'origine della vita sulla Terra, giocando un ruolo chiave nei cicli del carbonio e negli altri cicli energetici. La difficoltà nello studio di queste piccole e preziose creature consiste nel fatto che solo l'1% di essi può essere cresciuto in laboratorio. La speranza è che i metodi di sequenziamento genetico sviluppati in questi ultimi anni possano offrire ai microbiologi la possibilità di studiare l'altro 99%: gli scienziati possono estrarre il materiale genetico da una goccia di acqua marina e poi sequenziare il DNA, ricavandone evidenze riguardo i genomi di tutti gli organismi che vivono in quell'ambiente.

Dopo lo studio pilota condotto con successo nel Mare dei Sargassi nel 2003, Venter è partito per una più lunga spedizione, seguendo le rotte dell'imbarcazione britannica Challenger, che a fine 1800 catalogò 5.000 nuove specie marine. Il team a bordo della Sorcerer II ha viaggiato per circa 6.000 miglia, collezionando campioni di superficie marina ogni 200 miglia. Parte dei risultati, pubblicati recentemente su PLoS Biology, hanno rivelato 6 milioni di nuove proteine, raddoppiando il numero di sequenze proteiche conosciute. “Ad ogni campionamento, abbiamo scoperto nuove proteine”, ha detto Venter.

Le ricerche si sono concentrate soprattutto sull'analisi di nuove sequenze proteiche, piuttosto che sull'identificazione di specifici microorganismi, perché la varietà di DNA rende molto difficile riconoscere dei singoli genomi (le sequenze di DNA generate da una goccia di acqua marina contengono frammenti dei genomi di molti diversi microorganismi).

MICRO-COMUNISMO E META-GENOMICA

La nuova collezione di sequenze proteiche potrebbe fornire preziose informazioni sull'evoluzione microorganica dei nostri “parenti” più lontani. “Possiamo ricostruire un albero filogenetico molto più accurato”, dice Shibu Yooseph, uno scienziato del J. Craig Venter Institute, autore di una delle pubblicazioni apparse su PLoS Biology, “dato che per ogni famiglia che abbiamo studiato sia il numero che la diversità delle nuove proteine ci erano del tutto sconosciuti”.

Uno dei tipi di proteina più abbondanti scoperti viene dalle proteorodopsine, molecole che assomigliano molto al tipo di proteine foto-sensibili presenti nell'occhio umano. Sembrano dotare i microorganismi di un meccanismo alternativo alla fotosintesi capace di generare energia dalla luce. I ricercatori hanno scoperto anche che sottili cambiamenti nella proteina determinano la lunghezza d'onda della luce che l'organismo può assorbire: la particolare variante in possesso dell'organismo sembra seguire il colore predominante dell'acqua in cui si trova immerso. Sulla costa, per esempio, dove l'acqua è più verde, gli organismi possono assorbire maggiormente luce verde. Mentre, in profondità, dove l'acqua è più blu, gli organismi possono assorbire maggiormente luce blu.

In pratica, ogni diverso ambiente mostra una alta diversità genetica. Queste scoperte mettono in discussione la nozione di specie nei microorganismi. “Quando si guarda ai microbi, diventa difficile identificare una specie individuale”, dice Douglas Rusch, altro scienziato del Venter Institute, “piuttosto risalta una complessa mistura, che noi chiamiamo 'subtipi', adattatasi a particolari ambienti”. Il progetto di Venter, in linea con le nuova tecnologie genomiche, ha dunque come obiettivo il sequenziamento di intere comunità microbiche piuttosto che di singoli microorganismi. “Le nuove tecnologie consentono sequenziamenti paralleli al ritmo di centinaia di migliaia di sequenze”, dice George Weinstock, co-direttore dello Human Genome Sequencing Center al Baylor College of Medicine di Houston. “Le comunità microbiche sono come dei superorganismi, dove ogni singolo microbo contribuisce alla intera comunità”, dice ancora Weinstock, “per questo dobbiamo concentrarci sul 'metagenoma' - che emerge dalle relazioni microbiche - analizzando i geni e le proteine come degli aggregati”.

La speranza di Venter e dei suoi dipendenti, che non sono certo dei benefattori disinteressati, è quella di riuscire a trovare proteine che possano essere utilizzate per creare proteine artificiali, con cui produrre idrogeno, ad esempio, oppure dei bio-carburanti. “I geni sono i componenti che disegneranno il futuro”, dice Venter (secondo i dettami delle corporations bio-tech, ndr).

Data articolo: marzo 2007
Fonte: Technology Review