Colori Nascosti: I Segreti degli Attinomiceti della Grotta di Sof-Umer tra Scienza e Meraviglia

Avete mai pensato a cosa si nasconde nelle profondità della Terra, in luoghi bui e silenziosi come le grotte? Io sì, e vi assicuro che è un mondo brulicante di vita invisibile e piena di sorprese! Oggi voglio raccontarvi una storia affascinante che arriva direttamente dalle viscere dell’Etiopia, precisamente dalla maestosa grotta di Sof-Umer.

Qui, tra rocce millenarie e sedimenti umidi, vive una comunità speciale di batteri chiamati Attinomiceti. Non storcete il naso sentendo la parola “batteri”! Questi microrganismi sono dei veri e propri campioni della natura, famosi per essere delle minuscole fabbriche chimiche. Producono un’infinità di sostanze utili, tra cui antibiotici, enzimi e… pigmenti colorati!

Proprio così, colori! Mentre l’industria ci bombarda con coloranti sintetici, spesso carichi di sostanze poco amiche della nostra salute e dell’ambiente, la natura ci offre alternative brillanti e sicure. E gli Attinomiceti sono tra i migliori artisti in questo campo. Il nostro viaggio scientifico ci ha portati proprio nella grotta di Sof-Umer, un ambiente unico, caratterizzato da oscurità quasi totale, umidità elevata e temperature stabili, per andare a caccia di questi microbi produttori di colore.

La Caccia al Tesoro Microbico nella Grotta

Immaginatevi di addentrarvi in questo gigante sotterraneo, lungo oltre 1500 metri, dove scorre il fiume Weyib. L’aria è pregna di umidità, la temperatura è costante, un paradiso per certi tipi di microbi. Armati di sacchetti sterili e tanta curiosità, abbiamo raccolto campioni di roccia e sedimento da diversi punti della grotta. Sapevamo che in un ambiente così particolare, dove le risorse sono scarse, i microrganismi lottano per sopravvivere sviluppando capacità metaboliche straordinarie. E avevamo ragione!

Tornati in laboratorio, è iniziata la fase più paziente: isolare i nostri Attinomiceti. Abbiamo utilizzato terreni di coltura specifici e tecniche per scoraggiare la crescita di funghi e altri batteri indesiderati. Dopo giorni di attesa e osservazione al microscopio, ecco apparire le prime colonie: piccole, filamentose, proprio come ci aspettavamo. In totale, abbiamo isolato trenta ceppi diversi, la maggior parte provenienti dai campioni di roccia – forse perché le rocce offrono nicchie più protette rispetto ai sedimenti.

I Campioni: AFSc1, AFSc6 e AFSc9

Tra tutti gli isolati, tre hanno subito catturato la nostra attenzione per la loro capacità di produrre pigmenti vivaci e diffonderli nel terreno di coltura. Li abbiamo chiamati AFSc1, AFSc6 e AFSc9. Erano loro i nostri candidati ideali! Per conoscerli meglio, abbiamo analizzato il loro DNA, in particolare un gene chiamato 16S rRNA, che è un po’ come la carta d’identità dei batteri.

• AFSc1 si è rivelato molto simile (98.34%) a Curtobacterium flaccumfaciens, un batterio noto per produrre pigmenti giallo-arancio e composti bioattivi.
• AFSc6 ha mostrato una parentela stretta (98.9%) con Rhodococcus cercidiphylli, un genere batterico capace di sintetizzare pigmenti carotenoidi (quelli che danno il colore a carote e pomodori, per intenderci!) e altre molecole interessanti.
• AFSc9 è risultato quasi identico (99.36%) a specie del genere Arthrobacter, batteri che spesso producono pigmenti gialli e hanno dimostrato proprietà antimicrobiche e antiossidanti.

Avevamo trovato i nostri campioni! Tre Attinomiceti provenienti dalle profondità della grotta, pronti a svelarci i loro segreti colorati.

Non Solo Colore: Proprietà Sorprendenti

Ma il bello doveva ancora venire. Non ci siamo accontentati di ammirare i colori, volevamo capire se questi pigmenti avessero anche altre proprietà utili. Abbiamo quindi estratto i pigmenti puri da AFSc1 (giallo), AFSc6 (rosso) e AFSc9 (arancio-giallo) e li abbiamo messi alla prova.

Un Duro Colpo per i Batteri Patogeni

La prima sfida: testare la loro attività antibatterica. Abbiamo messo i pigmenti a contatto con alcuni batteri “cattivi” ben noti, responsabili di diverse infezioni nell’uomo:

• Escherichia coli (spesso causa di infezioni intestinali e urinarie)
• Pseudomonas aeruginosa (un batterio opportunista resistente a molti antibiotici)
• Staphylococcus aureus (responsabile di infezioni della pelle e non solo)

I risultati sono stati entusiasmanti! Tutti e tre gli estratti di pigmento hanno mostrato una significativa capacità di inibire la crescita di questi patogeni. L’estratto di AFSc1 è stato particolarmente efficace contro S. aureus e P. aeruginosa, creando aloni di inibizione (zone dove i batteri non potevano crescere) fino a quasi 23 mm! Anche AFSc9 ha dato ottimi risultati, soprattutto contro E. coli (oltre 20 mm di inibizione), mentre AFSc6 ha mostrato un’attività intermedia ma comunque notevole contro tutti e tre. Questi risultati sono persino migliori di quelli riportati in studi precedenti su pigmenti simili! Sembra proprio che questi Attinomiceti della grotta producano composti antibatterici davvero potenti.

Uno Scudo Contro lo Stress Ossidativo

Seconda sfida: l’attività antiossidante. Gli antiossidanti sono molecole preziose perché combattono i radicali liberi, responsabili dell’invecchiamento cellulare e di molte malattie. Abbiamo usato un test comune (il saggio DPPH) per misurare la capacità dei nostri pigmenti di neutralizzare questi radicali.

Ancora una volta, i risultati sono stati positivi. L’attività antiossidante aumentava con la concentrazione del pigmento, come ci aspettavamo. Il campione più performante è stato AFSc9, che a 200 µg/mL ha mostrato un’attività del 56%, con un valore di IC50 (la concentrazione necessaria per dimezzare l’effetto dei radicali) di soli 16.84 µg/mL. Un valore davvero interessante, che suggerisce la presenza di potenti composti antiossidanti in questo pigmento arancio-giallo. Anche AFSc1 e AFSc6 hanno mostrato buone capacità antiossidanti. Questa proprietà potrebbe essere legata alla presenza di composti fenolici e flavonoidi, noti per le loro virtù antiossidanti, che abbiamo poi confermato con analisi più approfondite.

Dalla Grotta al Guardaroba: Coloranti Naturali per Tessuti

Terza sfida, forse la più… colorata: potevano questi pigmenti essere usati come coloranti per tessuti? Abbiamo preso dei semplici pezzi di tessuto di cotone, li abbiamo puliti per bene e poi li abbiamo immersi nelle soluzioni dei nostri tre pigmenti, scaldando leggermente per favorire l’assorbimento.

Il risultato? Sorprendente! I tessuti si sono colorati magnificamente: giallo brillante con AFSc1, rosso intenso con AFSc6 e un caldo arancio-giallo con AFSc9. Ma la cosa più incredibile è che il colore si è fissato perfettamente al cotone senza bisogno di aggiungere mordenti o fissativi chimici, sostanze spesso usate nella tintura industriale ma non sempre ecologiche. Anche dopo ripetuti lavaggi con acqua normale, i colori sono rimasti vividi e uniformi. Questo apre scenari interessantissimi per un’industria tessile più sostenibile, utilizzando pigmenti naturali, biodegradabili e prodotti da microrganismi.

Uno Sguardo più da Vicino: Cosa C’è Dentro Questi Pigmenti?

Per capire meglio la natura chimica dei nostri pigmenti, abbiamo usato tecniche analitiche avanzate:

• Spettrofotometria UV-Vis: Ci ha permesso di determinare la lunghezza d’onda a cui ogni pigmento assorbe la luce massima (λ max). I valori ottenuti (430 nm per AFSc1, 495 nm per AFSc6, 426 nm per AFSc9) sono compatibili con quelli di pigmenti noti, in particolare i carotenoidi per AFSc6, suggerendo la natura di queste molecole colorate.
• Spettroscopia Infrarossa (FTIR): Questa tecnica è come un’impronta digitale molecolare, ci ha rivelato i “gruppi funzionali” presenti nei pigmenti, cioè i mattoncini chimici che li compongono. Abbiamo trovato tracce di alcoli, acidi carbossilici, alcani, esteri… una varietà che suggerisce la complessità di questi estratti.
• Gascromatografia-Spettrometria di Massa (GC-MS): L’analisi più dettagliata, che ci ha permesso di identificare specifici composti chimici presenti negli estratti di AFSc6 e AFSc9. Ne abbiamo trovati a decine! Tra i più abbondanti in AFSc6 c’erano composti fenolici come il Phenol, 2-methoxy-4-(2-propenyl)- (noto anche come Eugenolo, presente nei chiodi di garofano) e l’Idrochinone, entrambi con note proprietà antimicrobiche e antiossidanti. In AFSc9 spiccavano la 2-Imidazolidinethione (un composto contenente zolfo) e l’alpha.-Tocopheryl acetate (una forma di Vitamina E, potente antiossidante), oltre a diversi acidi grassi e altri composti interessanti.

Queste analisi confermano che i pigmenti estratti non sono solo “colore”, ma miscele complesse di molecole bioattive responsabili delle proprietà antibatteriche e antiossidanti che abbiamo osservato.

Un Tesoro Nascosto con un Futuro Brillante

Cosa ci insegna questa avventura nella grotta di Sof-Umer? Che gli ambienti estremi, come le grotte, sono scrigni di biodiversità microbica ancora in gran parte inesplorata, capaci di regalarci organismi con caratteristiche uniche.

Gli Attinomiceti che abbiamo isolato non sono solo produttori di bellissimi pigmenti naturali, ma anche di molecole con potenti attività antibatteriche e antiossidanti. Questo li rende candidati promettenti per diverse applicazioni:

• Come fonte di nuovi agenti terapeutici per combattere infezioni batteriche, magari anche quelle resistenti agli antibiotici attuali.
• Come conservanti naturali per alimenti o cosmetici.
• Come integratori con proprietà antiossidanti.
• Come coloranti ecologici per l’industria tessile, riducendo l’impatto ambientale dei coloranti sintetici.

La grotta di Sof-Umer si è rivelata una miniera d’oro biologica. C’è ancora tantissimo da scoprire in questi ambienti nascosti. La prossima volta che penserete a una grotta, non immaginatela solo come un luogo vuoto e buio, ma come un laboratorio naturale dove piccoli microrganismi lavorano incessantemente, creando molecole preziose che potrebbero migliorare la nostra vita e rendere il nostro futuro un po’ più colorato e sostenibile. La ricerca continua!

Fonte: Springer