La belle verte – Adriano Sofo

Il termine “alghe” si riferisce generalmente a macroalghe, microalghe e cianobatteri, che sono organismi fotosintetici molto diversi tra loro. Mentre le prime sono organismi fotosintetici multicellulari di grandi dimensioni, i secondi sono organismi fotosintetici unicellulari o al massimo coloniali. Inoltre, sono tra i gruppi più antichi di esseri viventi; i cianobatteri, in particolare, sono apparsi per la prima volta sulla Terra più di 3 miliardi di anni fa e hanno contribuito a creare l’atmosfera che conosciamo oggi. Ho già parlato di inobatteri in questo blog (qui, qui e qui). Sebbene le piante vascolari siano gli organismi fotosintetizzanti più conosciuti ed evidenti, le microalghe e i cianobatteri blu-verdi producono circa il 50% dell’ossigeno atmosferico. Le microalghe e i cianobatteri sono considerati per lo più organismi acquatici, ma in realtà sono presenti in quasi tutti gli habitat, compresi quelli più estremi, quali le pareti degli edifici urbani, i deserti, le nevi dell’Antartide e l’aria a 2.000 metri di altezza, dove sono spesso gli unici produttori primari. In particolare, il carbonio fissato da questi microorganismi viene rilasciato nel suolo, migliorandone la struttura e la fertilità e favorendo così la crescita delle piante. Nonostante il loro ruolo ecologico, le microalghe e i cianobatteri terrestri sono organismi poco studiati che potrebbero essere minacciati da fattori come il cambiamento climatico, l’inquinamento o il degrado del suolo, ma finora sono stati raccolti pochi dati a riguardo.

Sia le microalghe che i cianobatteri sono per lo più considerati organismi acquatici, ma sono presenti in quasi tutti gli habitat che si possano immaginare, compresi quelli più estremi. Formano simbiosi, colonizzano rocce, suoli desertici, ghiacci polari e alpini, sono presenti nei suoli agricoli e forestali, costituiscono il fitoplancton e parte del fitobenthos, rappresentando il primo anello della catena alimentare. Inoltre, i cianobatteri azotofissatori blu-verdi del suolo forniscono un apporto gratuito di azoto, un elemento fondamentale dei fertilizzanti altrimenti costoso e spesso limitante per le piante coltivate. I cianobatteri sono considerati i pionieri degli ecosistemi terrestri e hanno un ruolo chiave nella formazione delle croste biologiche, nella solubilità e mobilità degli elementi, nella mineralizzazione della sostanza organica del suolo, e nel miglioramento della fertilità del suolo e della crescita delle piante. Queste caratteristiche li rendono particolarmente interessanti per il recupero e la conservazione della fertilità dei suoli degradati, come quelli aridi e semiaridi. Inoltre, la capacità di microalghe e cianobatteri di stabilizzare la struttura dei suoli è di particolare importanza nei suoli agricoli, sottoposti a continue lavorazioni che ne compromettono la qualità e la resilienza. Nei suoli altamente erosi/sprecati e in molti suoli agricoli sovrasfruttati, questi organismi possono promuovere la fertilità del suolo introducendo materia organica attraverso i loro processi fotosintetici, aumentando l’abbondanza e la diversità batterica e fungina, favorendo l’emergenza e la crescita delle piante, controllando biologicamente i patogeni vegetali, e potenziando le attività enzimatiche del suolo. Sono anche in grado di stimolare la crescita di altri microrganismi del suolo, favorendo la mineralizzazione della materia organica, la biodisponibilità e l’assorbimento dei nutrienti da parte delle piante.

Infine, le microalghe e i cianobatteri del suolo sono in grado di sintetizzare numerose molecole organiche complesse di alto valore biologico. I prodotti commerciali a base di macromolecole e metaboliti estratti dalle microalghe possono avere molteplici usi: alimentari, nutraceutici, industriali, farmaceutici, mangimi, biofertilizzanti e ammendanti, biostimolanti, biocarburanti e agenti i biocontrollo delle malattie delle piante. L’unicità e l’importanza della ricerca su questi microorganismi del suolo risiedono nel fatto che oggi si discute molto sui metodi per “ricarbonizzare” i suoli, ma si trascura il loro ruolo nella fissazione del carbonio. Poiché il topsoil (i primi 20-30 cm di suolo) è il più fertile e ricco di microbi, e considerando che le microalghe e i cianobatteri del suolo vivono in questo strato superficiale, essi possono svolgere un ruolo chiave nell’arricchimento della materia organica del suolo e nella regolazione dei cambiamenti climatici. Inoltre, in quanto organismi pionieri, aprono la strada alle piante, in un circolo virtuoso di fissazione del carbonio e conseguente riduzione dell’anidride carbonica atmosferica. Studiando questi produttori primari, possiamo informare sui cambiamenti climatici, sulla desertificazione e sui fattori che influenzano le questioni agronomiche, come l’uso di fertilizzanti e fitofarmcaci. Conservazionisti, ricercatori del clima, proprietari di terreni interessati a metodi di fertilizzazione alternativi, industria dei fertilizzanti, responsabili delle politiche ambientali e agricole, potrebbero essere le parti interessate che potrebbero beneficiare in prima persona dei risultati di questo tipo di ricerche. Inoltre, microalghe e cianobatteri possono essere facilmente rese visibili con immagini al microscopio ottico ottenute mediante tecniche di microscopia relativamente semplici e accessibili a tutti. Questo favorisce il coinvolgimento di studenti di ogni ordine e grado e del pubblico in generale, e la divulgazione sui social network più diffusi le immagini delle praterie algali e cianobatteriche più suggestive.

A causa del crescente interesse suscitato dai cambiamenti climatici e dal riscaldamento globale, uno degli obiettivi principali di questi studi potrebbe essere quello di aumentare la consapevolezza del potenziale di fissazione del carbonio da parte di due gruppi di organismi terrestri poco studiati, ovvero i Cianobatteri (procarioti fotosintetici) e le Cloroficee (eucarioti fotosintetici). Poiché questi microorganismi terrestri sono colonizzatori di ambienti aridi e poco fertili, una loro conoscenza approfondita potrebbe avere un impatto positivo sulla pianificazione urbana, sulla gestione agricola dei paesaggi degradati e sulla conservazione degli ambienti naturali. Inoltre, i prodotti e la biomassa derivanti da microalghe e cianobatteri fanno parte della bioeconomia. Quest’ultima è un sistema socio-economico che comprende e interconnette attività economiche che utilizzano risorse rinnovabili provenienti dal suolo e dal mare per produrre cibo, materiali ed energia, e rappresenta una declinazione fondamentale dell’economia circolare, in quanto, oltre a basarsi su risorse rinnovabili, alimenta il “ciclo biologico”, ossia il recupero e la valorizzazione energetica dei prodotti di origine biologica, il recupero e la valorizzazione energetica degli scarti organici dei processi produttivi e/o dei rifiuti.

Le applicazioni e potenzialità future sono vastissime. I dati del Blue Economy Annual Economic Report mostrano che nell’UE il settore delle alghe impiega attualmente 14.000 persone e ha un valore di circa 1,7 miliardi di euro, cifra che comprende la ricerca e lo sviluppo, la produzione di attrezzature e i posti di lavoro nella più ampia catena di approvvigionamento che dipende dalla produzione di alghe. A ciò si aggiunge un valore di mercato legato ai prodotti a base di alghe che si stima crescerà da circa 10 miliardi di dollari nel 2018 a circa 15 miliardi di dollari entro il 2024. La sfida del prossimo futuro passa attraverso lo sviluppo di impianti di coltivazione e tecnologie economicamente vantaggiose per la raccolta della biomassa, e l’ottimizzazione del metabolismo delle microalghe e dei cianobatteri per massimizzarne la produttività e la produzione di nuove molecole di interesse. Tutto ciò consentirà di sfruttare al massimo il potenziale di questi microorganismi, sostenendo la crescita di un’economia sostenibile. Le caratteristiche che rendono attraente e vantaggioso l’utilizzo di questi organismi fotosintetici risiedono nel fatto che hanno un tasso di crescita elevato e continuo, hanno un ciclo di vita breve e sono in grado di vivere in una varietà di condizioni di crescita, e che la maggior parte delle risorse necessarie per sostenere la produzione di biomassa non sono in competizione con l’agricoltura, rappresentando una fonte complementare ideale alla produzione agricola tradizionale. Infine, l’efficienza di conversione dell’energia solare in biomassa delle colture algali, e quindi la produttività per ettaro, è molto maggiore di quella ottenibile con le colture tradizionali. Va tenuto presente che, anche dal punto di vista delle energie rinnovabili, le colture algali sono una delle soluzioni potenzialmente più interessanti e sostenibili per ridurre l’impatto ambientale antropico.

In fin dei conti, la colonizzazione e la terraformazione di Marte potrebbero partire dalle microalghe e dai cianobatteri terrestri!

Concludo questo articolo con un po’ di foto di microalghe e cianobatteri isolati da un oliveto lucano che ho scattato personalmente. Guardandole, penso che Darwin avesse ragione a definire gli organismi viventi “infinite forme bellissime”.

Grazie a loro, ho scritto:

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