Durante i mesi caldi, il Lago Erie diventa un ambiente ideale per la rapida crescita dei cianobatteri, noti anche come alghe blu-verdi. In queste condizioni, le alghe possono formare grandi fioriture che rilasciano tossine a livelli in grado di danneggiare sia la fauna selvatica che le persone.
I ricercatori dell’Università del Michigan hanno ora individuato l’organismo responsabile della produzione di queste tossine. Il loro lavoro identifica come fonte un particolare tipo di cianobatteri, noto come Dolichospermum.
Le fioriture algali nocive, o HAB, possono essere costituite da molte specie di cianobatteri, ciascuna in grado di generare diverse tossine. Determinare quale specie produce quale tossina è importante per monitorare, prevedere e gestire gli eventi di fioritura.
Tracciare la fonte della microcistina e della sassitossina
Una grande fioritura nel 2014 ha generato la tossina microcistina e ha rappresentato una seria minaccia per l’approvvigionamento di acqua potabile di Toledo. In precedenza, nel 2007, gli scienziati avevano rilevato segni di una tossina estremamente potente chiamata saxitossina nel lago Erie, sebbene la sua fonte biologica rimanesse sconosciuta. Le sassitossine appartengono ad un gruppo di neurotossine strettamente correlate che sono considerate tra le tossine più potenti presenti in natura.
“Il vantaggio principale di sapere quale organismo produce la tossina è che ci aiuta a comprendere le condizioni che causano la produzione della tossina, cioè quali condizioni determinano il successo di questi organismi”, ha affermato Gregory Dick, professore di scienze della terra e ambientali e di ambiente e sostenibilità. “Tali informazioni possono aiutare a orientare la politica e la gestione, anche se in questo caso siamo ancora lontani da ciò.”
Utilizzo del sequenziamento del DNA per identificare il produttore della tossina
Per determinare quale organismo fosse responsabile della saxitossina, il team dell’UM ha raccolto campioni direttamente dagli HAB così come apparivano nel lago. L’autore principale Paul Den Uyl ha applicato il sequenziamento “shotgun”, una tecnica che legge tutto il DNA presente in un campione di acqua. Con queste sequenze, ha ricostruito un genoma completo e poi ha cercato in quel genoma i geni coinvolti nella produzione della sassitossina.
La loro analisi ha rivelato diversi ceppi di Dolichospermum che vivono nel Lago Erie. Tuttavia, solo alcuni ceppi erano in grado di produrre sassitossina. Sebbene la ragione di questa differenza non sia ancora chiara, i ricercatori hanno iniziato a esaminare le condizioni ambientali che potrebbero influenzare la produzione di tossine.
Indizi ambientali in termini di temperatura e livelli di nutrienti
Il team ha raccolto campioni da più siti sul Lago Erie durante tutto l’anno e ha misurato la quantità di gene correlato alla saxitossina presente in ciascun campione. Spesso hanno rilevato livelli più elevati di questo gene nell’acqua più calda.
“Questo è interessante perché sappiamo che i laghi stanno cambiando con il cambiamento climatico”, ha detto Den Uyl, uno scienziato del Cooperative Institute for Great Lakes Research dell’UM, o CIGLR. “Con il riscaldamento dei laghi, una delle grandi domande è: come cambierà le comunità biologiche, comprese le fioriture dannose di cianobatteri?”
Hanno inoltre osservato che il gene legato alla sassitossina era meno comune nelle aree con livelli elevati di ammonio. Il team sospetta che questo modello possa riguardare una caratteristica distintiva del Dolichospermum: la presenza di un gene che suggerisce che possa utilizzare l’azoto sotto forma di diazoto, un abbondante gas atmosferico. Secondo Dick, solo un numero limitato di organismi può utilizzare l’azoto in questa forma, conferendo al Dolichospermum un vantaggio competitivo in determinate condizioni.
“Uno degli aspetti positivi dell’avere l’intero genoma è che puoi vedere tutto ciò che l’organismo può fare, almeno in teoria”, ha detto Dick, che è anche direttore del CIGLR. “Abbiamo l’intero progetto su ciò che l’organismo può fare, e vediamo la capacità di ottenere azoto fisso dall’acqua. È solo che ottenerlo sotto forma di gas di azoto è una specie di superpotere. Non molti organismi possono farlo, e questo li rende più competitivi in quelle condizioni.”
Monitoraggio dei rischi a lungo termine in un lago che cambia
Secondo i ricercatori, hanno monitorato la saxitossina nel lago per nove anni, ma questo periodo è troppo breve per determinare se i livelli di tossine aumenteranno man mano che il clima continua a riscaldarsi.
“Ma ora che sappiamo chi lo produce, penso che possiamo tenere d’occhio meglio questi organismi e possiamo anche valutare direttamente l’abbondanza dei geni nel tempo”, ha detto Dick. “Abbiamo in programma di continuare a monitorare l’abbondanza di questo organismo, ma è troppo presto per dire se sta diventando più abbondante. È solo una correlazione, ma quella correlazione con la temperatura è preoccupante.”
Il loro studio appare sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
