I virus che aiutano a ripulire il suolo contaminato

Uno studio australiano propone di sfruttare i virus batteriofagi per potenziare i batteri che degradano gli inquinanti, aprendo nuove prospettive per il biorisanamento del suolo

di Matteo Cavallito

Alcuni virus potrebbero diventare preziosi alleati nella lotta contro l’inquinamento del suolo. È l’ipotesi avanzata da un nuovo studio della Flinders University di Adelaide, in Australia, che propone un approccio innovativo per migliorare il biorisanamento dei terreni contaminati sfruttando i batteriofagi, i microorganismi che infettano i batteri.

La tecnica, definita phage bioaugmentation, “offre una nuova e promettente direzione per le biotecnologie ambientali, sfruttando il ruolo ecologico dei fagi lisogeni per migliorare l’attività dei microrganismi nei suoli inquinati”, spiega la ricerca pubblicata sulla rivista Communications Biology, Sebbene ancora in fase sperimentale, questa strategia, secondo gli autori, potrebbe rappresentare in futuro una nuova frontiera delle biotecnologie ambientali.

L’inquinamento del suolo mette in crisi gli ecosistemi

L’inquinamento dei suoli e delle acque rappresenta infatti una delle principali problematiche ambientali globali, con conseguenze sulla salute, sull’agricoltura e sul funzionamento degli ecosistemi. “Inquinanti come arsenico, cromo, policlorobifenili, pesticidi, idrocarburi del petrolio e un eccesso di nutrienti”, spiegano infatti gli studiosi, “compromettono il funzionamento degli ecosistemi alterando le comunità microbiche essenziali per la salute del suolo e il ciclo dei nutrienti”.

Tali impatti, in particolare, “degradano la qualità delle acque sotterranee, mettendo a rischio le risorse idriche destinate al consumo umano”. Proprio per questo, insomma, “salvaguardare i microbiomi del suolo è fondamentale per la resilienza degli ecosistemi, per l’ambiente e per la salute pubblica”.

I limiti del biorisanamento

Da anni la ricerca punta con forza sul cosiddetto biorisanamento, cioè sull’impiego di batteri capaci di degradare naturalmente molte sostanze tossiche. All’interno di questa categoria rientrano oggi tre diverse tecniche:

• la bioventilazione, che si basa sull’immissione dell’aria nel sottosuolo per sfruttare l’attività di biodegradazione dei batteri;
• la biostimolazione, che prevede l’aggiunta di sostanze nutritive per stimolare la crescita e l’attività metabolica dei microrganismi già presenti nel terreno;
• il bioaumento, che prevede l’introduzione di ceppi o consorzi microbici esterni nel sistema.

Tutte queste strategie, però, mostrano attualmente limiti importanti poiché esse “sono limitate dalla lentezza della degradazione e dall’inibizione dell’attività microbica”. Il bioaumento, nel dettaglio, “spesso fallisce a causa della diluizione, del dilavamento, della competizione e della mortalità microbica”. Ma se sostenuto dall’impiego dei virus batteriofagi, spiegano ancora gli scienziati, potrebbe contribuire a risolvere gran parte delle criticità.

I virus batteriofagi possono potenziare il biorisanamento

Per superare questi ostacoli, il gruppo dei ricercatori propone di sfruttare i batteriofagi lisogeni, virus che infettano i batteri senza distruggerli immediatamente. A differenza dei fagi litici, questi virus integrano il proprio DNA nel genoma del batterio ospite e possono trasmetterlo anche alle generazioni successive. In questo modo sono in grado di trasferire i cosiddetti geni metabolici ausiliari che migliorano la capacità dei batteri di tollerare gli stress ambientali e di degradare gli inquinanti.

“Proponiamo di sfruttare le interazioni tra fagi e batteri per potenziare il bioaumento rispetto alle tecniche attualmente disponibili”, spiegano gli autori, sottolineando come lo studio “presenti il quadro concettuale, riassuma le evidenze attualmente disponibili e individui le principali priorità della ricerca”.

Gli scienziati, infatti, hanno analizzato numerose ricerche che mostrano come alcuni batteriofagi trasportino geni coinvolti nella detossificazione di arsenico e cromo, nella degradazione dei pesticidi e nella resistenza a diversi contaminanti ambientali. I virus, in altre parole, non eliminano direttamente le sostanze tossiche, ma rendono i batteri più efficienti e resistenti, potenziando il loro metabolismo e favorendo la bonifica naturale.

Una nuova generazione di interventi di bonifica?

Il bioaumento con batteriofagi è una tecnologia emergente e ulteriori ricerche sono certamente necessarie prima di un’applicazione pratica. “Gli sforzi immediati dovrebbero concentrarsi sulla validazione dei batteriofagi più efficaci nel suolo, sulla conduzione di esperimenti controllati sul campo e sullo sviluppo di strumenti per monitorare l’integrazione dei fagi e l’espressione dei geni metabolici ausiliari”, sottolinea quindi lo studio, ricordando inoltre come siano tuttora aperte importanti questioni legate alla biosicurezza e alla regolamentazione.

Secondo gli autori, in particolare, occorrerà valutare attentamente la stabilità genetica dei virus, il possibile trasferimento indesiderato di geni e gli effetti sulle comunità microbiche naturali.

Nonostante queste incognite, questa tecnologia potrebbe inaugurare una nuova generazione di interventi di bonifica ambientale offrendo diversi vantaggi rispetto alla bioaugmentation tradizionale. Invece di introdurre nuovi batteri, spesso poco adatti all’ambiente naturale, infatti, i batteriofagi potrebbero migliorare le prestazioni delle comunità microbiche già presenti nel suolo. Inoltre, essendo capaci di replicarsi e di diffondersi tra i batteri, essi potrebbero amplificare nel tempo l’efficacia del trattamento. Infine, i ricercatori ipotizzano anche l’impiego di virus ingegnerizzati per trasportare geni specificamente progettati per il biorisanamento di particolari contaminanti.