estremofilia

estremofilia

estremofilìa s. f. – Capacità, tipica di alcuni microrganismi, di sopravvivere in ambienti ostili, caratterizzati da stress fisico-chimici: alte e basse temperature, radiazioni, elevata salinità, acidità o alcalinità, alte pressioni. Tali ambienti, definiti anche estremi, possono essere colonizzati solo da un esiguo numero di specie appartenenti a un ridotto numero di gruppi tassonomici. Gli organismi che vivono solo in condizioni estreme sono definiti estremofili, mentre quelli che vivono preferibilmente in condizioni ambientali di normalità, ma resistono alle condizioni estreme, devono essere considerati estremotolleranti. Esistono quindi microrganismi in grado di crescere ad alte (termofili e termotolleranti) e basse temperature (psicrofili e psicrotolleranti), in presenza di elevate radiazioni (radiotolleranti) e in condizioni di elevata salinità (alofili e alotolleranti), elevata acidità (acidofili e acidotolleranti), elevata alcalinità (alcalofili e alcalotolleranti), alta pressione (barofili e barotolleranti), elevata aridità (xerofili e xerotolleranti). I microrganismi estremofili ed estremotolleranti a oggi noti sono soprattutto procarioti. Molti sono archeobatteri, procarioti con caratteristiche e origini diverse da quelle degli eubatteri, anch’essi in numerosi casi adattati agli stress ambientali. Pure i cianobatteri, procarioti che effettuano fotosintesi ossigenica, possono presentare caratteristiche di estremofilia. Negli ultimi anni numerosi studi hanno accertato che anche gli eucarioti, soprattutto alghe, protozoi e funghi, possono avere caratteristiche di estremofilia non minori di quelle dei procarioti.

Potenziale economico degli estremofili. – Gli organismi estremofili hanno enormi potenzialità biotecnologiche, industriali ed economiche, tanto che, con i loro prodotti cellulari, trovano già applicazione nell’agricoltura e nell’industria chimica e farmaceutica. Gli enzimi prodotti dagli estremofili, detti estremozimi, possono avere attività ottimale in condizioni molto lontane da quelle normali, per es. ad alta o bassa temperatura. Emblematico è il caso della Taq polimerasi, l’enzima che polimerizza il DNA del batterio ipertermofilo Thermus aquaticus e che ha permesso di sviluppare la tecnica di amplificazione del DNA per mezzo della reazione a catena dell’enzima polimerasi (PCR, Polymerase chain reaction). Grazie a questa invenzione Kary Mullis ha ottenuto nel 1993 il premio Nobel per la chimica. Tale tecnica si basa sulla denaturazione del DNA ad alta temperatura, con separazione delle due catene e nuova sintesi mediante una polimerasi attiva ad alta temperatura. Le applicazioni sono innumerevoli, dallo studio della filogenesi degli organismi alle analisi per le indagini forensi. L’industria attualmente utilizza molte sostanze ottenute dai microrganismi estremofili. Per es., le proteasi alcaline ottenute da microrganismi psicrofili sono impiegate nei detersivi per il lavaggio a bassa temperatura; per la saccarificazione dell’amido sono necessari enzimi termostabili ad alta temperatura; gli acidi grassi polinsaturi ottenuti da microrganismi psicrofili sono utilizzati in piscicoltura e come farmaci; batteri alcalofili producono antibiotici; dalla coltivazione dell’alga verde alofila Dunaliella bardawii si ottiene β-carotene, utilizzato come vitamina e come antiossidante nella conservazione degli alimenti; le xilanasi (enzimi prodotti da microrganismi termofili come Dictioglomus thermophilum) sono utilizzate nel pretrattamento sbiancante della pasta di cellulosa per la produzione della carta, riducendo drasticamente l’utilizzo del cloro; Marinobacter hydrocarbonoclasticus (batterio marino alotollerante) degrada svariati idrocarburi alifatici e aromatici, caratteristica che lo rende utilizzabile in tecniche di biorisanamento di suoli e di acquiferi; un ceppo ricombinante di Deinococcus è capace di degradare inquinanti organici in ambienti contaminati da composti radioattivi. Le tecniche di ingegneria genetica potrebbero aprire ulteriori prospettive, soprattutto dopo il completo sequenziamento del genoma dei microrganismi estremofili, già effettuato per alcune specie termofile.