Batteri Spazzini: La Laccasi dal Bacillus cereus Pulisce le Acque delle Vernici!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa che mi ha davvero affascinato: come la natura, a volte nei posti più impensati, ci offre soluzioni geniali a problemi creati da noi stessi. Avete mai pensato a cosa succede alle acque di scarico delle industrie che producono vernici? Sono piene zeppe di roba non proprio simpatica, specialmente metalli pesanti come piombo, cadmio, mercurio, ma anche ossidi di titanio e ferro. Questi inquinanti sono un bel grattacapo per l’ambiente e, alla fine, per la nostra salute, perché possono entrare nella catena alimentare.

Da tempo si cercano modi per “ripulire” queste acque e i terreni contaminati. Esistono metodi fisici e chimici, certo, ma spesso sono costosi e complicati. Ed è qui che entra in gioco la bioremediation, ovvero l’uso di organismi viventi, come i microrganismi, per fare il lavoro sporco. E indovinate un po’? Proprio nelle acque reflue di un’industria di vernici in Nigeria, alcuni scienziati hanno fatto una scoperta super interessante!

Alla Scoperta di un Supereroe Batterico

Immaginatevi di andare a “pescare” batteri proprio lì, in quelle acque inquinate. Sembra strano, vero? Eppure, è proprio quello che hanno fatto. Hanno prelevato campioni, li hanno coltivati in laboratorio e hanno iniziato a cercare batteri speciali, capaci di produrre un enzima chiamato laccasi. Perché proprio la laccasi? Perché questo enzima è noto per la sua abilità nel degradare diverse sostanze organiche complesse, inclusi alcuni composti presenti nelle vernici e, potenzialmente, aiutare a gestire i metalli pesanti.

Tra i vari batteri isolati (e ce n’erano diversi, come Klebsiella, Enterobacter), uno si è distinto particolarmente: il Bacillus cereus. Sì, lo so, il nome “cereus” magari vi fa pensare ad altro, ma questo specifico ceppo si è rivelato un campione nella produzione di laccasi! Per capire quale batterio fosse il migliore, hanno usato un test semplice ma efficace: hanno fatto crescere i batteri su un terreno contenente guaiacolo. La laccasi, ossidando il guaiacolo, produce un bel colore marrone-rossastro. Più intenso il colore, maggiore la produzione dell’enzima. E il nostro Bacillus cereus ha fatto centro, mostrando il colore più scuro!

Cos’è Questa Famosa Laccasi?

Ok, ma cos’è esattamente questa laccasi? Fa parte di una grande famiglia di enzimi chiamati polifenolossidasi. Pensatela come un “tuttofare” molecolare. Mentre altri enzimi sono molto specifici su cosa attaccano, la laccasi ha un raggio d’azione più ampio. Si trova in funghi, piante, insetti e, appunto, batteri. Quella batterica, in particolare, ha dei vantaggi non da poco: spesso è più stabile a temperature elevate e a pH diversi rispetto a quella fungina, il che la rende super interessante per applicazioni industriali e ambientali. Oltre alla bioremediation, la laccasi trova impiego nell’industria alimentare (vino, panificazione), tessile, della stampa e farmaceutica. Un vero jolly!

La Ricetta Perfetta: Ottimizzare la Produzione

Una volta trovato il nostro campione, il Bacillus cereus, la sfida successiva era capire come farlo “lavorare” al meglio. Produrre enzimi è un po’ come cucinare: servono gli ingredienti giusti nelle giuste condizioni. Gli scienziati hanno quindi iniziato a “giocare” con diversi parametri per massimizzare la produzione di laccasi. È un processo chiamato ottimizzazione.

Hanno testato:

• Tempo di incubazione: Per quanto tempo lasciare crescere il batterio? Hanno scoperto che il picco di produzione si raggiungeva dopo 5 giorni. Lasciarlo più a lungo non migliorava le cose, anzi, la produzione calava, forse perché le sostanze nutritive iniziavano a scarseggiare.
• Temperatura: Caldo o freddo? La temperatura ideale si è rivelata essere 35 °C. Temperature più alte, tipo 50 °C, iniziavano a “stressare” l’enzima, denaturandolo e riducendone l’attività.
• pH: L’acidità del “brodo” di coltura è fondamentale. Il nostro Bacillus ha dato il meglio di sé a un pH 6.0, leggermente acido. Spostandosi verso valori più neutri o più acidi, la produzione diminuiva.
• Quantità di “lievito” (inoculo): Quanti batteri mettere all’inizio? Troppi non va bene (finiscono subito il cibo!), troppo pochi nemmeno (ci mettono troppo a partire). La concentrazione ottimale era del 5% (volume/volume).
• Concentrazione del substrato (guaiacolo): Il guaiacolo non serviva solo per lo screening, ma anche come “stimolo”. La concentrazione ideale per la produzione è risultata essere 5 mM.
• Aggiunta di Rame: Il rame è un noto “induttore” per la laccasi, aiuta a stimolarne la produzione. Ma attenzione, troppo rame diventa tossico! La dose perfetta era di 0.3 mM di solfato di rame.

Seguendo questa “ricetta” ottimizzata, il Bacillus cereus è riuscito a produrre una quantità massima di laccasi pari a 0.0489 U/mL. Non sembra un numero enorme, ma è il risultato di un processo finemente regolato! Per essere sicuri dell’identità del batterio, hanno anche analizzato il suo DNA, in particolare il gene 16S rDNA, confermando che si trattava proprio di Bacillus cereus (con un’identità del 99.91% rispetto alle sequenze note!).

Perché Tutto Questo è Importante?

Questa ricerca è un esempio fantastico di come possiamo trovare soluzioni sostenibili ai problemi ambientali guardando più da vicino il mondo microbico. Abbiamo un batterio, il Bacillus cereus, isolato proprio dall’ambiente che vogliamo ripulire (le acque reflue dell’industria delle vernici), che produce un enzima, la laccasi, capace di aiutarci in questo compito. E abbiamo anche scoperto le condizioni ideali per farglielo produrre al meglio!

L’idea è di poter utilizzare questo enzima, prodotto in modo efficiente ed economico (i batteri crescono velocemente e non richiedono impianti enormi), per trattare le acque reflue industriali o bonificare i terreni contaminati dai metalli pesanti rilasciati dalle vernici. Si tratta di trasformare un problema (l’inquinamento) in una risorsa (batteri produttori di enzimi utili).

Insomma, la prossima volta che vedete una fabbrica di vernici, pensate che forse, proprio nelle sue acque di scarico, si nasconde un piccolo batterio con un grande potenziale per aiutarci a mantenere il nostro pianeta un po’ più pulito. La natura non smette mai di sorprenderci, vero?

Fonte: Springer