Segreti simbiotici: come le diatomee marine utilizzano i batteri per assorbire azoto

RomeGli scienziati hanno scoperto come le alghe marine ottengono l'azoto necessario per crescere. Ricercatori dell'Istituto Max Planck, dell'Istituto Alfred Wegener e dell'Università di Vienna hanno trovato che un tipo di alga chiamato diatomee marine collabora con un tipo di batterio. Questa collaborazione fornisce una quantità significativa di azoto in molte aree oceaniche.

Punti chiave:

• Le diatomee marine si associano ai batteri Rhizobia fissatori di azoto.
• Questi batteri sono simili a quelli che aiutano le piante di legumi sulla terra.
• La collaborazione svolge un ruolo cruciale nella fissazione dell'azoto e nell'assorbimento del biossido di carbonio su scala globale.
• Questa scoperta potrebbe portare a nuove tecnologie agricole.

L'azoto è essenziale per tutti gli esseri viventi. Favorisce la crescita delle colture e delle piante marine, le quali producono metà dell'ossigeno mondiale. Tuttavia, le piante non possono utilizzare direttamente l'azoto dall'aria. Colture come la soia e i piselli ospitano batteri chiamati Rhizobia che trasformano l'azoto in una forma utilizzabile dalle piante. Questo rende i legumi fondamentali per la produzione alimentare. Gli scienziati hanno appena scoperto come le piante marine ottengono il loro azoto.

Nel 2020, gli scienziati hanno raccolto campioni d'acqua marina dal Nord Atlantico tropicale, noto per l'intensa fissazione di azoto marino. Hanno trascorso tre anni analizzando questi campioni e hanno scoperto frammenti genetici associati all'enzima nitrogenasi, responsabile della fissazione dell'azoto. Sorprendentemente, questi frammenti non provenivano dai cianobatteri, che si pensava fossero i principali fissatori di azoto negli oceani.

Title: Scoperti nuovi protagonisti della fissazione dell'azoto nel Nord Atlantico

I frammenti rinvenuti provenivano da batteri simili ai Rhizobia. Il team ha ricostruito il suo genoma e ha chiamato il batterio Candidatus Tectiglobus diatomicola. Questa scoperta rappresenta il primo caso noto di una collaborazione tra un diatomea e un fissatore di azoto non cianobatterico.

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Usando una sonda genetica, gli scienziati hanno etichettato i Rhizobia e li hanno osservati nel loro ambiente naturale. Hanno scoperto gruppi di quattro Rhizobia all'interno delle diatomee. Questi batteri forniscono azoto fissato alle diatomee in cambio di carbonio. Producono una quantità di azoto cento volte superiore rispetto al fabbisogno delle diatomee per la crescita.

La nuova relazione è comune negli oceani, soprattutto in zone dove i cianobatteri che fissano l'azoto non sono diffusi. Questi piccoli organismi sono cruciali per la produttività marina e per l'assorbimento dell'anidride carbonica dall'atmosfera.

La scoperta apre nuove opportunità per l'agricoltura. I Rhizobi marini presentano caratteristiche simili a quelle delle prime cellule fissatrici di azoto nei cianobatteri. Questo indica che questi nuovi simbionti e i loro ospiti diatomee potrebbero essere nelle fasi iniziali di diventare un unico organismo.

Gli scienziati ritengono che le ridotte dimensioni e le caratteristiche simili a quelle delle cellule dei Rhizobia marini li rendano candidati ideali per la creazione di piante capaci di fissare l'azoto. Questo potrebbe rivoluzionare l'agricoltura. Gli studiosi continueranno a esaminare questa nuova relazione e cercheranno fenomeni simili negli oceani.

Le istituzioni partecipanti a questo studio sono state:

• Istituto Max Planck per la Microbiologia Marina, Brema, Germania
• Istituto Alfred Wegener - Centro Helmholtz per la Ricerca Polare e Marina, Bremerhaven, Germania
• Università di Vienna, Vienna, Austria