Sfida le leggi della biologia: Thiomargarita magnifica, il batterio da record più grande del mondo!

Ha forma filamentosa e assomiglia ad un piccolo verme, ma è un organismo molto più primitivo ed è formato da una sola cellula. Si tratta di un batterio, il cui nome scientifico Thiomargarita magnifica, “perla di zolfo”, si riferisce alla sua lucentezza perlacea determinata da microscopici granuli di zolfo contenuti nel proprio interno e che diffondono la luce incidente. Privo di flagelli o di qualsiasi altro organo locomozione, conduce vita planctonica e viene trasportato solo dalle correnti o depositato nei fondali.

Rinvenuta per la prima volta nella acque costiere dell’arcipelago della Guadalupa nelle Piccole Antille sulle foglie staccate delle mangrovie rosse, come evoca il prefisso “Thio-”, Thiomargarita magnifica predilige ambienti con forte presenza di acido solfidrico, quali fondali marini ricchi di sostanze organiche, sedimenti vulcanici e terreni con infiltrazioni naturali di metano. 

Lo zolfo risulta quindi essere un elemento necessario per il metabolismo di questo organismo. 

Il genere Thiomargarita comprende altre specie già note, quali Thiomargarita namibiensis, batterio vacuolato chemiolitotrofico di grandi dimensioni, in genere sui 0,7 mm, rinvenuto nei fondali al largo della Namibia, all’interno di sedimenti ricchi di sostanze organiche. 

Quando le dimensioni contano Thiomargarita magnifica

La perla di zolfo è il più grande batterio sinora scoperto, tanto grande da essere addirittura visibile anche ad occhio nudo. A differenza degli altri batteri che mediamente misurano appena qualche millesimo di millimetro, lui è il gigante della categoria arrivando al centimetro di lunghezza e non di rado anche ai 2 centimetri. 

Come dire che Thiomargarita magnificaè circa 5000 volte più grande degli altri batteri, più grande anche dei moscerini della frutta e di alcuni vermi nematodi. Per dirla con la similitudine utilizzata dal suo scopritore Jean-Marie Volland, “è come se un essere umano incontrasse un altro essere umano alto quanto il Monte Everest”.

In verità, questo eccezionale organismo era stato scoperto già nel 1999 dal biologo marino Olivier Gros dell’Università di Pointe-à-Pitre nella Guadalupa, ma allora non aveva suscitato molta attenzione in quanto ritenuto un fungo. Da allora sarebbero trascorsi parecchi anni prima che Jean-Marie Volland, assistente di Gros, scoprisse che in realtà Thiomargarita magnificaè un batterio e quindi va classificato tra i Procarioti. 

Tuttavia, anche in questo caso però occorre precisare che il valore sistematico di questo raggruppamento viene ritenuto da parecchi studiosi controverso e obsoleto in quanto basato su elementi strutturali ritenuti di scarsa validità diagnostica anziché su caratterizzazioni specifiche a livello biomolecolare e biochimico.

Ma anche come Procariota, Thiomargarita magnifica rimane comunque un organismo fuori dal comune perché, oltre alle eccezionali dimensioni, presenta altre insolite e interessanti particolarità strutturali.

Infatti, la cellula di questo organismo, a differenza degli altri batteri che ne sono privi, è provvista nel proprio interno di citomembrane che delimitano un nucleo, in cui è contenuto il genoma, e un grande vacuolo, riempito di acqua e nitrati. Il DNA del genoma è stato sequenziato e, con sorpresa degli stessi ricercatori, è risultato essere composto da 11 geni, 3 volte tanti quanti ne contengono gli altri batteri. Ulteriori ricerche hanno evidenziato che anche il nucleo è a sua volta ripartito in numerosissimi altri compartimenti, detti “pepins” o “pepini”, dal nome dei piccoli semi presenti nei frutti, ciascuno formato da una membrana che avvolge ammassi di DNA replicato. Questo significa che Thiomargarita magnifica  è un organismo poliploide,  considerato che contiene migliaia di copie del proprio genoma distribuite.

Come già detto, ciò non accade negli altri Procarioti (letteralmente “prima del nucleo”) la cui cellula manca di citomembrane che delimitano compartimenti interni. 

Ed ancora, le notevoli dimensioni di questo organismo sono legate alla presenza del grande vacuolo riempito di acqua e nitrati che, delimitato al pari del nucleo da una citomebrana, occupa circa i 2/3 del volume della cellula; questa enorme sacca si addossa alla parete cellulare, agevolando così la diffusione all’esterno del proprio contenuto. 

L’anello mancante

Sulla base della presenza di nucleo e di vacuolo, Kazuhiro Takemoto, biologo computazionale del Kyushu Institute of Technology, avanza l’ipotesi che Thiomargarita magnifica potrebbe rappresentare l’anello di congiunzione nell’evoluzione dalla cellula semplice dei Procarioti a quella più complessa degli Eucarioti.

Posizione sistematica e speculazioni evolutive a parte, va aggiunto anche il fatto che, a differenza della maggior parte gli organismi viventi le cui cellule, come avviene anche nell’uomo, sono a respirazione aerobica ed utilizzano l’ossigeno, Thiomargarita magnifica è un gammaproteobatterio che impiega lo zolfo come accettore finale del proprio processo respiratorio.

Per tale capacità questo organismo svolge un ruolo di importanza fondamentale nel ciclo dei nutrienti degli ecosistemi marini e costieri.

Le proprietà di questo spettacolare gigante già trovano e possono trovare una più ampia applicazione in numerosi campi dell’attività umana.

Il suo impiego

In particolare, al pari di altri gammaproteobatteri, Thiomargarita magnifica può essere impiegata in vari processi, quali il trattamento per il recupero delle acque reflue, di efficace biorisanamento in caso di sversamenti di petrolio greggio, di produzione di plastica biodegradabile, oppure anche come elemento di cella a combustibile microbico (MFC) o di desalinizzazione microbica, che indubbiamente rappresenterebbero sistemi di produzione energetica tra i più rispettosi dell’ambiente.

Anche la sorprendente assenza di batteri epibiotici sull’esterno della cellula di Thiomargarita magnifica è potenzialmente messa in relazione con la capacità che possiede questo organismo di produrre composti chimici biologicamente attivi o addirittura di antibiotici. 

Quest’ultima scoperta, recentemente riportata in dettaglio sull’autorevole rivista scientifica Science, appare sensazionale; non solo per la sua portata, ma anche per le affascinanti ripercussioni che possono scaturire a livello teorico e pratico.

Alla prossima pillola di Scienza con SegretoDonna!