Microbiota: cos’è e perché è importante studiarlo

Con il termine microbiota si definisce l’insieme di microrganismi che condividono un determinato ambiente in un preciso momento, da non confondere con microbioma con cui si indica invece l’insieme del materiale genetico di questi microorganismi.

 

Di sempre maggior rilievo nella ricerca scientifica è il microbiota intestinale, definito impropriamente come un nuovo organo dell’uomo, composto dall’insieme di batteri, funghi e virus che popolano il tratto digestivo degli animali. Non si può però sottovalutare l’importanza dello studio degli organismi che colonizzano acque, terre e aria (Berg et al., 2020).

 

L’analisi del microbiota prevede un approccio multidisciplinare che considera la diversità degli organismi coinvolti (funghi, batteri, protisti, archea), la loro distribuzione e l’interazione con l’ambiente circostante. La reale biodiversità dei microorganismi è tuttora ignota, anche se è stimata corrispondere a circa 10¹² specie microbiche. Il loro studio è fondamentale, avendo numerose applicazioni per lo sviluppo di un futuro sostenibile:

 

• per un uso responsabile delle terre coltivabili e della produzione alimentare, ad esempio attraverso l’introduzione di microorganismi benefici che possono aumentare la resa agricola diminuendo l’uso di fertilizzanti chimici;
• per lo sviluppo economico, attraverso la creazione di industrie basate su microbi, per ottenere pratiche e prodotti sostenibili, ad esempio bioraffinerie microbiche per la produzione di alternative ai carburanti fossili; sfruttando nuove specie in grado di svolgere in maniera più efficiente dei processi chimico-fisici, come l’utilizzo di scarti agroalimentari; per sequestrate la CO₂ atmosferica e ottenere dei composti d’interesse (enzimi, bioplastiche);
• per il controllo delle malattie e in ambito sanitario per la sicurezza alimentare, il controllo delle acque, lo studio delle infezioni; per lo sviluppo di nuovi farmaci.

 

Quali sono le tecniche usate per studiare il microbiota?

 

Storicamente i microbi, a partire dalla loro scoperta avvenuta a metà del 1600, sono stati studiati isolando le specie in laboratorio, osservandole al microscopio e analizzando il loro metabolismo. Le informazioni che si possono ottenere in questo modo sono però limitate (non tutti gli organismi sono in grado di vivere nelle condizioni selezionate in laboratorio) e si possono commettere molti errori dovuti alla somiglianza di specie diverse.

 

In aggiunta a questi metodi, si affiancano oggi le tecniche di biologia molecolare sviluppate dagli anni ‘90 relative al sequenziamento del DNA che hanno permesso di risolvere questi problemi, grazie all’identificazione delle specie in base al loro materiale genetico. Questo può essere fatto sia ottenendo il DNA da specie isolate, che da ambienti complessi. In quest’ultimo caso si ottiene una fotografia esatta del microbiota presente: con le nuove tecnologie di sequenziamento si possono ottenere i genomi (cioè, il materiale genetico totale) di decine di migliaia di microbi in un singolo esperimento. In questo modo si possono ricavare informazioni sull’abbondanza delle singole specie in un certo ambiente, sui rapporti tra queste specie all’interno della comunità microbica e le relazioni con l’habitat, sulla loro evoluzione, sulle potenziali applicazioni delle specie presenti per l’industria energetica, agroalimentare, farmaceutica (Gotschlich et al., 2019).

 

Il microbiota dei fanghi termali euganei

 

Lo studio del microbiota che colonizza i fanghi termali euganei durante il processo di maturazione ha seguito lo stesso percorso storico: i primi studi in collaborazione con l’Università di Padova risalenti agli anni ’70 hanno riguardato l’analisi, grazie a tecniche di microscopia, degli organismi fotosintetici (o microflora) in quanto molto abbondanti e responsabili della colorazione verde assunta dal biofilm che copre i fanghi maturi (Andreoli et al., 1975). Leggi anche Diatomee dei fanghi termali.

 

Negli ultimi vent’anni diverse specie della microflora (in particolare cianobatteri) sono state isolate e caratterizzate (leggi anche Cianobatteri e fangoterapia) utilizzando tecniche più avanzate di biologia molecolare.

 

Più di recente invece, grazie all’avvento di sistemi di sequenziamento del DNA del microbiota totale, si è potuto analizzare non solo la microflora e i cianobatteri, ma tutta la comunità microbica caratteristica dei fanghi euganei. Per maggiori informazioni leggi Il microbiota dei fanghi termali.