La belle verte » I pionieri della vita
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Set
10
2011

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I pionieri della vita

Le mie fissazioni al tempo dell’università erano tante (mai come quelle di ora) ma, tra queste, ricordo con piacere i Cianobatteri. Spero ancora di poterli studiare bene un giorno, o almeno osservarli con calma al microscopio perché ricordo ancora la bellezza di quando li vidi per la prima volta. A quel tempo, tra gli argomenti preferiti c’erano loro, al confine tra i batteri e le alghe. Mi piacevano già per il loro nome alternativo, molto equivoco: “alghe azzurre”, anche se sono batteri veri e propri e per niente alghe.

La stranezza di questi organismi sta infatti già nel loro nome. Sono chiamati infatti Cianobatteri, Cianofite, Alghe azzurre, Cianobatteriofite, ecc. ecc. Ma qual è il nome più appropriato? Ebbene, non sono alghe, ne’ protisti (dal momento che le alghe unicellulari sono profondamente diverse in quanto hanno un organizzazione cellulare con nucleo e parete, tipica della cellula eucariotica). Essi sono veri e propri batteri, quindi procarioti, privi di un nucleo, con un’organizzazione (uni)cellulare “semplice” (il loro DNA è lungo mediamente 5-10 milioni di basi) e un metabolismo molto plastico e adattabile. Sembrerebbe giusto quindi chiamarli “Cianobatteri”. “Ciano” perché il loro colore va dal verde all’azzurro pallido e tingono di questi colori le acque costiere in cui vivono.

Sono conosciute circa 7000 specie di Cianobatteri. Sono considerati veri e propri organismi “pionieri” perché arrivano per primi negli ambienti più inospitali, piantano la bandiera nelle nicchie ecologiche completamente libere, come quelle che si creano dopo un’eruzione vulcanica, e spianano la strada per le specie che si insediano dopo di loro. Dove vivono? In acque salate, salmastre e dolci, su rocce umide, in cortecce di alberi, in terreni saturi di acqua, nelle risaie, in simbiosi con funghi, nel terreno, nelle foglie di alcune piante tropicali e in tubercoli radicali associati alle radici. Praticamente dappertutto. Le loro forme, bellissime e svariate, vanno dalla quella a fusillo di Spirulina, a quella di fagiolino vibrante di Oscillatoria, a quella a spermatozoo di Gloeotrichia, e infine a quella a cloroplasto serpeggiante di Spirogyra, il cui nome è facilmente deducibile dal video qui in basso!


Dal momento che sono batteri, quindi organismi molto “plastici” e adattabili, si moltiplicano rapidamente se posti in condizioni adatte e alcune specie sono anche coloniali e mostrano un primo accenno di differenziazione cellulare (cioè non tutte le cellule hanno lo stesso compito). Riescono a sopravvivere nelle condizioni più estreme trasformandosi in spore attraverso un processo chiamato sporulazione.

La cosa stupefacente di questi organismi è che sono completamente autosufficienti: riescono a produrre autonomamente tutto ciò che a loro serve. Alcune specie di Cianobatteri sono completamente autotrofe e non hanno bisogno di nulla fuorché di luce solare.

Prima di tutto sono fotosintetici (foto-autotrofi) come le piante, e quindi in grado di sintetizzare carboidrati partendo da luce, acqua e sali minerali. Di acqua ne hanno in abbondanza, dal momento che sono organismi acquatici. Per quanto riguarda la luce, tendono a disporsi nei primi strati di acqua (zona fotica, dove c’è luce, insomma), in modo tale da averne a sufficienza ma contemporaneamente proteggendosi dall’eccesso di radiazione ultravioletta (che quasi si azzera già a basse profondità). La loro fotosintesi è molto efficiente perché riescono a sfruttare tanti tipi di radiazioni grazie alla presenza di altri pigmenti oltre alla clorofilla. Hanno infatti organelli chiamati ficobilisomi, contenenti ficobiline – che sono pigmenti proteici – e clorofilla di tipo “a”, due efficaci pigmenti per catturare luce di diverse lunghezze d’onda, oltre ad una serie di altri pigmenti appartenenti ai carotenoidi e alle xantofille. I carboidrati che producono vengono poi respirati per produrre energia per campare. Sono stati loro che per primi hanno inventato il tipo di fotosintesi che oggi si trova in tutte le piante; anzi, curiosamente sono stati loro che l’hanno trasferita alle piante (se siete curiosi, cercate su Google se vi va “teoria endosimbiontica dei cloroplasti” oppure, più semplicemente, guadate il video qui sotto).


Alcuni generi di Cianobatteri sono in grado di fissare l’azoto (es. i due generi coloniali Nostoc e Anabaena) e solo pochi di vivere in simbiosi. Per quanto riguarda l’azoto, non devono penare come tutte le piante che lo assorbono a spese di energia dal terreno, ma sono in grado di fissarlo dall’aria, trasformandolo in azoto organico! Nell’aria, di azoto ce n’è tanto e quindi non hanno problemi. Nelle specie azotofissatrici filamentose (l’organizzazione è sempre unicellulare ma nei Cianobatteri più evoluti più cellule si uniscono in catenelle e alcune di esse si specializzano) ci sono cellule speciali, chiamate eterocisti, con una parete cellulare più spessa che non lascia passare ossigeno e idrogeno gassosi, i quali inibirebbero la nitrogenasi e quindi la fissazione dell’azoto.

I sali minerali (di fosforo, potassio, zolfo soprattuto) sono disciolti nelle acque basse in cui vivono, oppure sono fornite dai funghi, con i quali alcune specie di Cianobatteri vivono in simbiosi obbligata con dei funghi, formando così il 50% di un lichene.

Se la luce non c’è, il cianobatterio medio non rimane fermo ma si muove grazie gonfiando e sgonfiando i suoi gas vacuoli (sacchettini ripieni di gas), che gli permettono di spostarsi su e giù lungo la colonna d’acqua. Se le condizioni ambientali diventano sfavorevoli, ecco che la creatura produce delle cisti durature (acineti o nannociti) che poi “germinano” quando la situazione ritorna buona. Nelle specie filamentose le colonnine di cellule si “spezzano” a livello di cellule che fungono da punto di rottura chiamate necridi.
E’ davvero troppo per un organismo vivente e fa pensare a tutte le cose di cui invece noi abbiamo bisogno per vivere!
Grazie e tutte questo arsenale di sopravvivenza, i Cianobatteri prosperano sulla Terra da 3,6 miliardi di anni (come dimostrano gli Stromatoliti (foto all’inizio di questo posto), antichissime rocce calcaree sedimentarie organogene:; alcuni esobiologici affermano di aver trovato tracce di ciano batteri fossili anche in meteoriti e ipotizzano così un’origine esogena della vita sulla Terra). Anzi, grazie all’inquinamento delle nostre coste, proliferano dando luogo a “fioriture” spettacolari perché hanno fonti inesauribili di potassio e azoto derivanti prevalentemente da scarichi fognari e domestici. L’importante per loro è che le acqua non siano torbide, se no addio luce, addio fotosintesi e addio mondo.

Partiamo allora tutti insieme con la preghiera al dio Cianobatterio.

1. Grazie Cianobatterio e all’ossigeno da Te prodotto. Da 2,7 miliardi a 200 milioni di anni fa, infatti, l’atmosfera si è arricchita di ozono, schermo efficace contro i raggi ultravioletti più dannosi, permettendo così l’instaurarsi della vita sulla terraferma. I Protozoi ancora non c’erano (600 milioni di anni fa sono comparsi i primi) e delle piante terrestri non c’era nemmeno l’ombra (dal momento che non c’erano le chiome degli alberi… battuta squallida, lo so), perché queste ultime sono comparse nel Siluriano, circa 400 milioni di anni fa. Insomma: senza di loro non ci saremmo stati neanche noi, e questo la dice lunga.

2. Grazie a Te, Cianobatterio, l’Asia mangia e le risaie sono gli ecosistemi antropici più duraturi nel tempo (sono produttive da migliaia di anni senza mai perdere di fertilità). L’azoto atmosferico viene infatti continuamente fissato da specie di Cianobatteri libere nell’acqua (es. Nostoc e Anabaena) e trasferito poi al terreno e quindi alle piantine di riso, che sono così naturalmente fertilizzate.

3. Grazie, o Cianobatterio, perché probabilmente da Te in futuro sarà possibile produrre etanolo a buon mercato da utilizzare come biocombustibile per le auto. Sembra infatti che alcuni Cianobatteri siano una fonte potenzialmente poco costosa per produrre zuccheri, da cui poi ricavare etanolo combustibile per fermentazione. Inoltre, coltivandoli in terreni non agricoli, molti Cianobatteri sarebbero in grado di crescere anche in acqua salata, quindi inadatta al consumo umano e all’irrigazione delle colture.

4. Infine, grazie Cianobatterio perché così anche gli studiosi di Cianobatteri possono campare di ricerca.

A volte i Cianobatteri sono estremamente dannosi, in quanto causano temibili fenomeni di eutrofizzazione e “fioritura algale” (con conseguente moria di organismi acquatici per asfissia e fenomeni putrefattivi) oppure producono tossine mortali, altri sono un flagello per gli appassionati di acquari perché formano dei fastidiosi filamenti che soffocano i pesciolini sia fisicamente che per mancanza di ossigeno (vedete qui in basso)


Non vi annoio più con tutte queste nozioni e lascio parlare alcune immagini.

Alla prossima!

Grazie a loro, ho scritto:

 

Cyanophyta. In: http://www.dipbot.unict.it/sistematica/Cyanoind.html

Filippo M. Gerola (1995) Biologia Vegetale – sistematica filogenetica (II ed.), UTET

I nuovi Cianobatteri e la prossima generazione di Biocarburanti. I nuovi microbi utilizzati per produrre etanolo, così l’interessante “invenzione” apre verso nuovi orizzonti sostenibili. In: http://www.genitronsviluppo.com/2008/04/29/i-nuovi-cianobatteri-e-la-prossima-generazione-di-biocarburanti-i-nuovi-microbi-utilizzati-per-produrre-etanolo-cosi-linteressante-%E2%80%9Cinvenzione%E2%80%9D-apre-verso-nuovi-orizzonti-sostenibi/

New Study Adds to Finding of Ancient Life Signs in Mars Meteorite. In: http://www.nasa.gov/centers/johnson/news/releases/2009/J09-030.html

Ray F. Evert (2006) Esau’s Plant Anatomy. Meristems, Cells, and Tissues of the Plant Body: Their Structure, Function, and Development. Third Editio. John Wiley & Sons, Inc.

Appunti, ricordi, riflessioni e considerazioni varie

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