(AGENPARL) – lun 12 febbraio 2024 *ESOPIANETI, CONTINUA LA RICERCA SULLA VITA POSSIBILE*
*I cianobatteri non solo vivono, ma addirittura proliferano *
*in presenza di luce di stella rossa nana e in assenza di ossigeno *
Un altro passo avanti per cercare vita nell’Universo, grazie a uno studio
coordinato dalla prof.ssa Nicoletta La Rocca del Dipartimento di Biologia
dell’Università di Padova e condotto da un gruppo di ricerca
multidisciplinare che coinvolge biologi, bioinformatici, ingegneri e
astronomi.
*Pubblicato sulla rivista «Frontiers in Plant Science», lo studio
Transcriptomic and photosynthetic analyses of Synechocystis sp. PCC6803 and
Chlorogloeopsis fritschii sp. PCC6912 exposed to an M-dwarf spectrum under
an anoxic atmosphere dimostra per la prima volta come cianobatteri esposti
a condizioni simulate di esopianeti con atmosfera anossica e illuminati da
una stella rossa nana mostrino buona capacità di crescita e di fotosintesi
grazie ad una specifica regolazione genica.*
I cianobatteri sono microorganismi con un’origine molto antica. Sono
apparsi circa 3,5 miliardi di anni fa, ed hanno sviluppato un processo
metabolico rivoluzionario, la fotosintesi ossigenica, che ha cambiato
profondamente l’atmosfera della Terra. Prima della loro evoluzione
l’ossigeno era presente solo in tracce e solo grazie alla loro
proliferazione aumentò portando al grande evento di ossigenazione (GOE) del
nostro pianeta che generò la spinta per l’evoluzione delle forme di vita
aerobie e complesse che attualmente conosciamo. I cianobatteri si sono
probabilmente evoluti in ambienti protetti dalla radiazione UV, quando la
nostra atmosfera era povera di ossigeno. Questi ambienti erano
caratterizzati da poca luce visibile e un eccesso di luce rosso lontana (
*far-red*) e ci sono evidenze molecolari che la prima forma di fotosintesi
ossigenica utilizzasse proprio queste lunghezze d’onda. Solo
successivamente, con la comparsa dell’ozono a proteggere dai raggi UV, i
cianobatteri si distribuirono sulla superficie terrestre anche grazie alle
loro capacità di adattamento nella raccolta della luce visibile.
Nell’ultimo decennio, sono state scoperte alcune specie di cianobatteri che
possono utilizzare la luce rosso lontana per la fotosintesi, in aggiunta
alla luce visibile, attraverso un meccanismo chiamato *Far-red Light
Photoacclimation* o FaRLiP, codificato nel genoma di queste poche specie.
Questi cianobatteri sono sembrati degli ottimi modelli per poter studiare
l’origine della fotosintesi ossigenica sul nostro pianeta e anche la sua
possibile efficienza in condizioni che simulano l’irraggiamento di stelle
che possiedono un’alta emissione nel rosso lontano, come le stelle rosse
nane. Queste stelle sono di interesse astrobiologico, dato che sono molto
abbondanti nella Via Lattea, che la loro longevità potrebbe permettere un
tempo sufficiente per l’evoluzione della vita, e dato che molti studi hanno
dimostrato che intorno alla cosiddetta zona abitabile di queste stelle
orbitano esopianeti rocciosi simili alla Terra.
«Nel nostro lavoro sono state studiate le capacità di acclimatazione di due
cianobatteri, *Chlorogloeopsis fritschii* sp. PCC6912, capace di utilizzare
la luce rosso lontana (*far-red*) in aggiunta a quella visibile per la
propria crescita, e *Synechocystis* sp. PCC6803, capace invece di
utilizzare solo la luce visibile per crescere – *spiega Nicoletta La Rocca,
responsabile scientifico di due progetti finanziati dall’Agenzia Spaziale
Italiana* -. Questi organismi sono stati esposti a una combinazione di tre
spettri di luce simulati (di stella rossa nana, solare, e *far-red*) e due
composizioni atmosferiche (terrestre e primordiale anossica). Inizialmente
è stata misurata la crescita, la produzione fotosintetica di ossigeno e la
composizione in pigmenti di questi organismi; successivamente ne è stata
studiata la risposta a livello trascrizionale, attraverso il sequenziamento
dell’RNA, dopo esposizione a ogni combinazione di spettro luminoso e
composizione atmosferica.
In maniera sorprendente, l’atmosfera priva di ossigeno non sembra impattare
la risposta dei due organismi in maniera significativa. I risultati
mostrano come entrambi gli organismi siano predisposti all’anossia e come
la luce simulata di stella rossa nana possa essere raccolta efficacemente e
sia sufficiente per mantenere un metabolismo simile a quello cui gli
organismi sono esposti in luce solare. Al contrario di *Synechocystis* sp.
PCC6803, *Chlorogloeopsis fritschii* sp. PCC6912 si è dimostrato capace di
utilizzare la luce rosso lontana e ha mostrato di saper acclimatarsi alla
luce simulata di stella nana rossa attraverso una risposta specifica,
codificata nel DNA dell’organismo.»
*Mariano Battistuzzi, assegnista di ricerca presso il CNR-IFN di Padova e
affiliato al Dipartimento di Biologia UNIPD,* primo autore del lavoro,
sottolinea che «lo studio presenta nuove informazioni molecolari sulle
strategie di acclimatazione di due specie di cianobatteri alle condizioni
combinate di luce simulata di stella rossa nana e composizione atmosferica
priva di ossigeno. I dati molecolari spiegano le osservazioni fisiologiche
indicando che specifiche acclimatazioni alla luce rosso lontana non sono
necessarie per sfruttare lo spettro di luce di una stella rossa nana.
Tuttavia, se la luce rosso lontana è disponibile, e il cianobatterio è
capace di utilizzarla, allora viene iniziata una risposta di
acclimatazione. *Inoltre, l’assenza di ossigeno sembra impattare in maniera
minimale la risposta degli organismi, almeno nel breve periodo, mostrando
come i cianobatteri siano preparati in maniera ancestrale all’assenza di
ossigeno.»*
«Lo studio è stato eseguito utilizzando un particolare setup sperimentale