Un meccanismo primordiale (depositphotos.com) - www.sciencecue.it
Microrganismi hanno respirato da sempre senza ossigeno: svelato in uno studio il meccanismo usato 3 miliardi di anni fa
Un team internazionale di scienziati ha fatto luce su un’antica modalità di respirazione cellulare, analizzando batteri in grado di nutrirsi di anidride carbonica e idrogeno, trasformandoli in acido acetico.
Questa via metabolica, emersa nelle primissime fasi dell’evoluzione, rappresenta una scoperta affascinante non solo per comprendere la storia della vita sulla Terra, ma anche per le sue potenziali applicazioni nella lotta contro il cambiamento climatico!
La ricerca, pubblicata su Nature Communications e condivisa su Science Daily, è il risultato di una collaborazione tra la Goethe University Frankfurt, l’Università di Marburgo e l’Università di Stoccolma, dimostrando come il lavoro di squadra tra diverse istituzioni possa condurre a scoperte di grande rilevanza.
Secondo quanto riportato, animali, piante e molti altri organismi utilizzano l’ossigeno per “bruciare” composti come gli zuccheri, producendo anidride carbonica, acqua e ATP, la molecola fondamentale per alimentare le reazioni vitali delle cellule. Tuttavia, nei primordiali tempi della Terra, l’atmosfera non conteneva ossigeno!
I ricercatori, studiando antichi batteri che ancora oggi prosperano in ecosistemi privi di ossigeno, come le sorgenti termali sottomarine, hanno scoperto una forma speciale di respirazione che consente a questi microrganismi di convertire CO2 e idrogeno in acido acetico, generando energia.
Lo studio mette in evidenza come la produzione di acido acetico attivi un meccanismo sofisticato che pompa ioni di sodio fuori dalla cellula batterica. Questo processo crea una differenza di concentrazione tra l’interno e l’esterno della cellula, simile a una diga che trattiene gli ioni. Quando questa “diga” si apre, gli ioni di sodio rientrano nella cellula, azionando una sorta di turbina molecolare che genera ATP. Al centro di questo meccanismo si trova un complesso proteico noto come Rnf, principalmente incorporato nella membrana cellulare batterica, che facilita il trasferimento di elettroni durante la reazione tra anidride carbonica e idrogeno.
Il dottorando Anuj Kumar, che ha condotto ricerche, ha utilizzato la tecnica della criomicroscopia elettronica per osservare il complesso Rnf in dettaglio. Questa tecnica ha permesso di congelare rapidamente il complesso e di esaminarlo al microscopio elettronico, rivelando una struttura tridimensionale dinamica in cui i componenti si muovono per facilitare il passaggio degli elettroni.
Come sottolineato dalla Goethe University Frankfurt, la scoperta di questo meccanismo antico non solo offre nuove informazioni sui primi sviluppi della respirazione cellulare, ma apre anche prospettive per applicazioni innovative nella riduzione delle emissioni di CO2. Questi microrganismi potrebbero essere utilizzati per rimuovere gas serra dai rifiuti industriali, contribuendo così a combattere il cambiamento climatico e a offrire vantaggi all’industria chimica. Inoltre, la comprensione di questo processo potrebbe portare allo sviluppo di nuovi farmaci contro agenti patogeni che impiegano enzimi respiratori simili.