La bioplastica naturale per eccellenza è il mangime per gli animali
Un nuovo studio offre spunti inaspettati su come le plastiche biodegradabili a base di PHA vengano degradate in natura
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Molto prima che gli esseri umani scoprissero le plastiche biodegradabili, i microrganismi ne avevano già inventate di proprie. Molti batteri e archei producono bioplastiche naturali chiamate polidrossialcanoati (PHA), immagazzinandole all’interno delle loro cellule come riserve di carbonio ed energia.
Fino ad ora, gli scienziati pensavano che solo i microrganismi stessi potessero degradare queste sostanze. I ricercatori dell’Istituto Max Planck di Microbiologia Marina di Brema, in Germania, hanno ora ribaltato questa convinzione di lunga data. In uno studio pubblicato su *Nature Ecology & Evolution*, dimostrano che animali che vanno dai vermi marini e dalle stelle marine alle specie terrestri, compresi i lombrichi, possiedono enzimi in grado di degradare i PHA microbici. I risultati rivelano un percorso, finora trascurato, attraverso il quale il carbonio microbico può entrare nelle reti alimentari animali.
La storia è iniziata con un insolito verme marino chiamato Olavius algarvensis. Non ha né bocca né intestino. Al loro posto, alleva batteri simbiotici sotto la pelle e li digerisce per nutrirsi.“Uno dei simbionti batterici del verme immagazzina enormi quantità di carbonio sotto forma di PHA», afferma l’autrice corrispondente Nicole Dubilier, direttrice dell’Istituto Max Planck di Microbiologia Marina. «Ci siamo chiesti se il verme avesse sviluppato un modo per attingere a questa ricca riserva energetica».
La risposta è stata: sì. I ricercatori hanno scoperto nel verme un enzima che scompone i PHA microbici in piccole molecole utilizzabili dagli animali. Immagini ad alta risoluzione hanno inoltre dimostrato che l’enzima viene prodotto esattamente nel punto in cui il verme digerisce i propri simbionti. Ciò suggerisce che il verme possa accedere al PHA immagazzinato dai suoi partner batterici.
Il team ha poi analizzato i genomi di tutto il regno animale e ha trovato enzimi correlati con sorprendente frequenza – in più di 66 specie animali che rappresentano nove diversi phyla. Gli esperimenti di laboratorio hanno confermato che gli enzimi provenienti da animali filogeneticamente distanti – tra cui una spugna, un lombrico e un collembole – degradano anch’essi i PHA microbici. «Questa è stata la vera sorpresa», afferma la prima autrice Caroline Zeidler dell’Istituto Max Planck di Microbiologia Marina. «Quella che era parsa come una discoperta in un singolo verme marino si è rivelata una capacità diffusa, condivisa da animali appartenenti a rami molto differenti dell’albero della vita».
I PHA microbici sono presenti in natura nei suoli, nei sedimenti e negli ambienti acquatici di tutto il mondo. Vengono producti ogni volta che i microorganismi immagazzinano il carbone in eccesso per un uso subsequente e sono tra le poche plastiche di origine naturale che sono completemente biodegradabili. Poiché i PHA vengono sempre più spesso prodotti come alternative sostenibili alle plastiche convenzionali, comprendere come vengono degradati in natura è diventato un’importante area di ricerca.
Le nuove scoperte di Dubilier e del suo team suggeriscono che gli animali, insieme ai microrganismi, possano contribuire alla degradazione di queste bioplastiche naturali. Più in generale, rivelano che gli animali possono attingere a una riserva microbica di carbonio che in precedenza si riteneva per loro inaccessibile.
«Il nostro studio cambia la nostra concezione di chi possa utilizzare queste riserve microbiche di carbonio», afferma la coautrice corrispondente Maggie Sogin, che ha svolto gran parte del lavoro presso l’Istituto Max Planck di Microbiologia Marina ed è ora professore assistente presso l’Università della California, a Merced. «Probabilmente gli animali si nutrono della bioplastica originaria della natura da centinaia di milioni di anni – noi la stiamo scoprendo solo ora».
I ricercatori sottolineano che c’è ancora molto da imparare su quanto sia diffuso questo processo in natura e in che misura contribuisca al ciclo del carbonio. Tuttavia, questa scoperta apre una nuova prospettiva sulle interazioni tra microrganismi e animali ed evidenzia come lo studio di organismi insoliti possa svelare processi biologici del tutto inaspettati.
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