Migliorare la capacità di identificare e studiare le specie di alghe

May 16, 2023

Le fioriture algali dannose creano sfide in tutto il mondo per la qualità dell’acqua e la gestione dei rischi per la salute degli esseri umani, della fauna selvatica e degli animali domestici. Un team di ricercatori dell'Università dell'Oklahoma (OU) sta conducendo uno sforzo verso una migliore gestione delle fioriture e delle tossine di Microcystis attraverso una nuova tassonomia basata sul genoma.

Il professore di biologia dell'OU Regents Dave Hambright e i membri del suo laboratorio di ecologia e limnologia del plancton, in collaborazione con il professore di microbiologia dell'OU Lee Krumholz, hanno collaborato a questo progetto con docenti dell'Università della Carolina del Nord, della James Madison University e della Auburn University.I risultati del loro lavoro sono stati pubblicatinei progressi della scienza.

Attraverso lo sviluppo di una nuova tassonomia basata sul genoma, i ricercatori saranno in grado per la prima volta di caratterizzare le nicchie ecologiche di Microcystis, compresi i requisiti nutrizionali e la stagionalità, e, infine, di controllare le fioriture dannose di Microcystis. Il team ha sviluppato marcatori genetici che consentiranno ai ricercatori di identificare le specie di Microcystis presenti nei sistemi idrici. Nel loro articolo, i ricercatori hanno identificato 16 specie uniche, fino a 30 o più probabilmente, che sono geneticamente distinte, ma che non corrispondono alle attuali specie morfologicamente definite.

"Questa nuova tassonomia basata sul genoma pone le basi affinché i ricercatori possano formulare programmi di gestione proattiva basati sulla scienza per liberare le nostre acque dalle fioriture dannose di Microcystis", ha affermato Hambright. "La nostra migliore capacità di identificare e studiare le specie di queste alghe aiuterà la nostra capacità di ridurre i rischi per la salute, nonché di gestire e proteggere le nostre risorse idriche sempre più vulnerabili".

Comprendere l'ecologia e l'evoluzione delle Microcystis è fondamentale per la gestione della qualità dei laghi e dell'acqua, volta a prevenire e ridurre le fioriture dannose di Microcystis. Sebbene la tassonomia tradizionale di Microcystis (classificazione in specie) riconosca più specie, queste classificazioni sono controverse poiché si basano sulla morfologia e non sulle caratteristiche ecologiche. Inoltre, sono in conflitto con le classificazioni standard basate sulla sequenza del DNA, che suggeriscono una specie con ecologie complesse e variabili.

Sulla base del lavoro della dottoranda in biologia dell'UO Katherine Cook, pubblicato nel 2020 su Limnology & Oceanography, il gruppo ha ipotizzato che Microcystis e il suo microbioma fossero una comunità coevoluta di specie batteriche interagenti complementari (un interattoma), ciascuna necessaria per il successo di gli altri. Il loro obiettivo era esaminare la composizione genetica di Microcystis da tutto il mondo utilizzando 122 genomi interi pubblicati e fare previsioni sulle potenziali funzioni metaboliche che potrebbero essere fornite dai batteri del microbioma. Il loro articolo rappresenta la base per tale obiettivo sotto forma di una solida classificazione tassonomica, comprese le relazioni evolutive.

Il lavoro è stato finanziato dalla National Science Foundation. Hambright e Krumholz sono i principali ricercatori con collaboratori Hans Paerl dell'Università della Carolina del Nord, Morgan Steffen della James Madison University e Alan Wilson dell'Auburn University. La maggior parte delle analisi bioinformatiche presenti in questo articolo sono state condotte dal ricercatore post-dottorato dell'UO Haiyuan Cai, con l'assistenza del dottorando dell'UO Chris McLimans. Ulteriori analisi dei dati sono state supportate dalla professoressa assistente di ricerca dell'UO Jessica Beyer.

- Questo comunicato stampa è stato fornito dall'Università dell'Oklahoma