Bioprospezione dei microrganismi estremofili per affrontare l'inquinamento ambientale

Giovanni Gallo; Martina Aulitto; Patrizia Contursi; Danila Limauro; Simonetta Bartolucci; Gabriella Fiorentino

doi:10.3791/63453

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Articolo metodologico

Bioprospezione dei microrganismi estremofili per affrontare l'inquinamento ambientale

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DOI:

10.3791/63453

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30 dicembre 2021

Giovanni Gallo¹^,² , Martina Aulitto¹^,³ , Patrizia Contursi¹^,⁴ , Danila Limauro¹^,⁴ , Simonetta Bartolucci¹ , Gabriella Fiorentino¹^,⁴

¹Department of Biology, University of Naples Federico II, ²Institute of Polymers, Composites and Biomaterials (IPCB), Consiglio Nazionale delle Ricerche CNR, ³Division of Biological Systems and Engineering, Lawrence Berkeley National Laboratory, ⁴BAT Center-Interuniversity Center for Studies on Bioinspired Agro-Environmental Technology, University of Napoli Federico II

In questo articolo

Sommario

L'isolamento di microbi resistenti ai metalli pesanti dalle sorgenti geotermiche è un argomento caldo per lo sviluppo di biosistemi di biorisanamento e monitoraggio ambientale. Questo studio fornisce un approccio metodologico per isolare e identificare i batteri tolleranti ai metalli pesanti dalle sorgenti termali.

Abstract

Le sorgenti geotermiche sono ricche di vari ioni metallici a causa dell'interazione tra roccia e acqua che avviene nella falda acquifera profonda. Inoltre, a causa della variazione stagionale del pH e della temperatura, la fluttuazione della composizione degli elementi viene periodicamente osservata all'interno di questi ambienti estremi, influenzando le comunità microbiche ambientali. I microrganismi estremofili che prosperano nelle bocche termiche vulcaniche hanno sviluppato meccanismi di resistenza per gestire diversi ioni metallici presenti nell'ambiente, prendendo così parte a complessi cicli biogeochimici metallici. Inoltre, gli estremofili e i loro prodotti hanno trovato un ampio punto d'appoggio nel mercato, e questo vale soprattutto per i loro enzimi. In questo contesto, la loro caratterizzazione è funzionale allo sviluppo di biosistemi e bioprocessi per il monitoraggio ambientale e il biorisanamento. Ad oggi, l'isolamento e la coltivazione in condizioni di laboratorio di microrganismi estremofili rappresentano ancora un collo di bottiglia per sfruttare appieno il loro potenziale biotecnologico. Questo lavoro descrive un protocollo semplificato per l'isolamento di microrganismi termofili da sorgenti termali e la loro identificazione genotipica e fenotipica attraverso le seguenti fasi: (1) Campionamento di microrganismi da siti geotermici ("Pisciarelli", un'area vulcanica dei Campi Flegrei a Napoli, Italia); (2) Isolamento di microrganismi resistenti ai metalli pesanti; (3) Identificazione di isolati microbici; (4) Caratterizzazione fenotipica degli isolati. Le metodologie descritte in questo lavoro potrebbero essere generalmente applicate anche per l'isolamento di microrganismi provenienti da altri ambienti estremi.

Introduzione

Gli ambienti estremi del nostro pianeta sono eccellenti fonti di microrganismi in grado di tollerare condizioni difficili (cioè temperatura, pH, salinità, pressione e metalli pesanti)^1,2, essendo Islanda, Italia, STATI UNITI, Nuova Zelanda, Giappone, Africa centrale e India, le aree vulcaniche più riconosciute e studiate ^{3,4,5,6,7,8,9} . I termofili si sono evoluti in ambienti diff....