Scoperti batteri al limite delle dimensioni teoriche per poter vivere

Gli scienziati hanno catturato al microscopio le prime immagini di batteri talmente minuscoli che si possono ritenere, a ragione, come la più piccola forma vivente esistente sul nostro pianeta.

La ricerca è stata condotta da scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory, un laboratorio del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, gestito dalla Università della California, a Berkeley (UC).

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications del 27 febbraio scorso.

L’esistenza di batteri di forma estremamente ridotta è stata oggetto di discussioni fra gli scienziati per due decenni, ma finora non era mai stata descritta da alcuna osservazione al microscopio elettronico o studiando il DNA dei microbi.

I microrganimi individuati hanno un volume medio di 0,009 micron cubici. Si pensi che il micron è pari ad un milionesimo di millimetro e che una sola cellula di Escherichia coli potrebbe contenere circa 150 di questi batteri, mentre più di 150mila potrebbero stare comodamente sulla punta di un capello umano.

Questo, per avere una sia pur pallida idea delle dimensioni di cui stiamo parlando.

I batteri sono stati trovati in acque sotterranee e si suppone siano alquanto comuni.

Si tratta della più piccola cellula che possa ospitare materiale sufficiente per sostenere la vita, dicono i ricercatori.

Le cellule batteriche sono avvolte in spirali – probabilmente DNA – hanno un numero molto piccolo di ribosomi, appendici simili a capelli, e un metabolismo ridotto all’osso, che molto probabilmente li costringe a dover contare su altri batteri per sopravvivere.

I batteri appartenengono a tre phyla microbiche poco conosciute; saperne qualcosa di più potrebbe far luce sul ruolo che potrebbero avere nello sviluppo del clima del nostro pianeta, sul nostro cibo e nell’acqua, nonchè su altri processi-chiave che coinvolgono gli ecosistemi terrestri.

“Sono un enigma”, asserisce Jill Banfield, ricercatore di Scienze della Terra del Berkeley Lab, nonchè docente presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’UC, Berkeley. “Li troviamo in molti ambienti e di sicuro svolgono ruoli essenziali, anche se ancora non sappiamo quali”.

Per concentrare queste cellule in un campione, gli scienziati hanno filtrato acque sotterranee raccolte a Rifle, Colorado, attraverso filtri sempre più fitti, di dimensioni inferiori a 0,2 micron, che è la dimensione usata per sterilizzare l’acqua.

I campioni ottenuti, però, erano tutt’altro che sterili.

I batteri sono stati poi arricchiti con microbi incredibilmente minuscoli congelati a –272 gradi centigradi, vicinissimi allo zero assoluto, in una prima versione di un dispositivo portatile chiamato ‘cryo plunger’ o crio-stantuffo, apparecchio appositamente progettato per il trasporto di campioni ambientali da sottoporre a microscopia criogenia allo scopo di garantire che i microbi non si degradassero durante il trasporto dal campo al laboratorio.

Al Berkeley Lab, Birgit Luef e Luis Comolli, collaboratori del team di Banfield, hanno provveduto a calcolarne le dimensioni e la struttura interna, usando la crio-microscopia elettronica a trasmissione (TEM) in 2-D e 3-D, una tecnica che consente di studiare un campione a temperature criogeniche (parecchi gradi sotto lo zero).

Le immagini hanno rivelato la divisione in cellule, mostrando che i batteri erano integri e non avevano subìto un processo di riduzione in modo anomalo.

I genomi dei batteri sono stati poi sequenziati presso Joint Menome Institute a Walnuk Creek, California, sotto la guida di Susannah Tringe.

Questa serie di interventi, combinando l’osservazione al microscopio elettronico con l’analisi del genoma, ha consentito la descrizione più completa possibile di questi ultra-batteri.