Non e’ una semplice reazione di laboratorio, ma un sottoprodotto metabolico potenzialmente prezioso del poliedrico Carboxydothermus hydrogenoformans…. Lo annunciano gli scienziati del TIGR (The Institute for Genomic Research), guidati dal biologo evolutivo americano Jonathan Eisen, attraverso le pagine di PLoS Genetics . Lo studio e’ consistito nel sequenziamento completo del genoma di Carboxydothermus hydrogenoformans, un batterio termofilo autotrofo isolato dalle acque termali dell’isola russa di Kunashir, dove vive a temperature intorno agli 80°C. Questo microorganismo, appartenente agli idrogenògeni (produttori di idrogeno) anaerobici, ha la particolarita’ di vivere in ambienti ricchi di monossido di carbonio, e di convertirlo in sostanze nutritive espellendo idrogeno come sottoprodotto del suo metabolismo. Il risultato piu’ sorprendente del sequenziamento genomico e’ stato indubbiamente la scoperta che Carboxydothermus e’ in grado di esprimere almeno cinque diversi enzimi del tipo CO-deidrogenasi (CODH), capaci di catalizzare la conversione del monossido di carbonio in diversi processi cellulari, dalla conservazione di energia, alla fissazione del carbonio, alla risposta a stress ossidativo. In un’epoca che vede scienza e tecnologia all’affannosa ricerca di metodi puliti per produrre idrogeno come combustibile, questa scoperta potrebbe innescare interessanti sviluppi. Non a caso il DOE (Department of Energy) statunitense ha finanziato questa ricerca, e si sta dimostrando particolarmente attento alle evidenze ottenute. L’ambiziosa idea per il futuro e’ quella di realizzare la produzione biotecnologica di idrogeno, sfruttando le opportune sequenze geniche. La dettagliata analisi genomica, filogenetica e tassonomica di Carboxydothermus ha permesso di comprenderne appieno le sorprendenti peculiarita’ metaboliche, tanto da proporne la revisione della classificazione. Lo studio del genoma di C. hydrogenoformans ha infatti permesso di capire che il batterio, contrariamente a quanto creduto finora, non e’ un autotrofo obbligato, ma possiede opportune vie metaboliche per sfruttare altri composti del carbonio (come lattato, formiato e glicerina) benche’ la crescita batterica sia piu’ lenta rispetto a colture nutrite con solo CO: queste caratteristiche dimostrano una certa capacita’ eterotrofa. Molto interessante risulta anche la capacita’ dimostrata da C. hydrogenoformans di inserire selenocisteina, l’amminoacido omologo della cisteina contenente selenio, dalla quale derivano selenoproteine impegnate in numerose reazioni cellulari. Comparando queste proteine con quelle di altri batteri, si deduce che le selenoproteine sono evolute dalle loro omologhe piuttosto recentemente, e che questo processo si sta verificando tuttora. Dal sequenziamento e’ emersa un’altra caratteristica sconosciuta di questo batterio, e cioe’ la presenza di un minimo gruppo di geni capaci di indurre sporulazione: dallo studio comparato di questo organismo e di altri batteri altamente patogeni in grado di formare spore, come il temuto Bacillus anthracis, si spera di acquisire una maggiore conoscenza per contrastare eventuali usi criminali di questi microoorganismi.

Uno dei piu’ importanti programmi futuri prevede di identificare e sequenziare il genoma di analoghi tipi di idrogenògeni che si trovano nelle sorgenti calde di tutto il mondo: un imponente lavoro di catalogazione, comparazione e classificazione che ancora manca per questi peculiari e sorprendenti esseri viventi.

Paola Nardi