Metarhizium: il fungo che rimuove il mercurio

L’inquinamento da mercurio

L’inquinamento da mercurio del suolo e dell’acqua è una minaccia mondiale per la salute pubblica. Questo nuovo lavoro suggerisce che Metarhizium potrebbe fornire un modo economico ed efficiente per proteggere le colture coltivate in aree inquinate e risanare i corsi d’acqua carichi di mercurio.

Lo studio è stato condotto dal professore di entomologia dell’UMD Raymond St. Leger e dai ricercatori del laboratorio del suo ex borsista post-dottorato Weiguo Fang.

“Questo progetto, guidato dal Dr. Fang, ha scoperto che Metarhizium impedisce alle piante di assorbire il mercurio”, ha affermato St. Leger. “Nonostante sia piantata in un terreno inquinato, la pianta cresce normalmente ed è commestibile. Inoltre, il fungo da solo può eliminare rapidamente il mercurio sia dall’acqua dolce che da quella salata”.

Il fungo metarhizium

Il metarhizium è un fungo quasi ubiquitario e un precedente lavoro del laboratorio St. Leger aveva dimostrato che colonizzava le radici delle piante e le proteggeva dagli insetti erbivori. Gli scienziati hanno scoperto anche che il Metarhizium proviene da suoli che si trovano in siti tossici come le miniere di mercurio. Ma nessuno aveva precedentemente determinato come il fungo fosse sopravvissuto in terreni inquinati da mercurio, o se ciò avesse implicazioni per le piante con cui normalmente vive il fungo.

St. Leger e gli altri colleghi avevano precedentemente sequenziato il genoma di Metarhizium, ed è stato notato che il fungo contiene due geni che sono molto simili ai geni presenti in un batterio noto per disintossicare, o biorisanare, il mercurio.

Per il presente studio, i ricercatori hanno condotto una serie di esperimenti di laboratorio e hanno scoperto che il mais vicino a Metarhizium cresceva altrettanto bene sia che fosse piantato in un terreno pulito che in un terreno carico di mercurio. Inoltre, non è stato trovato mercurio nei tessuti vegetali del mais coltivato in terreni inquinati.

I ricercatori hanno quindi modificato geneticamente il fungo, rimuovendo i due geni che erano simili a quelli dei batteri che “rimuovono” il mercurio. Quando hanno replicato i loro esperimenti, hanno notato che il Metarhizium modificato geneticamente non ha più protetto le piante di mais dal terreno carico di mercurio.

Per verificare che i geni fornissero le qualità disintossicanti, i ricercatori li hanno inseriti in un altro tipo di fungo che normalmente non protegge il mais dal mercurio. Appena modificato, il fungo si è comportato esattamente come il Metarhizium, proteggendo le piante dal terreno carico di mercurio.

Le analisi microbiologiche hanno rivelato anche che i geni in questione esprimono enzimi che scompongono forme organiche altamente tossiche di mercurio in molecole di mercurio inorganiche meno tossiche. Infine, i ricercatori hanno ingegnerizzato geneticamente Metarhizium per esprimere più geni disintossicanti e aumentare la sua produzione di enzimi disintossicanti.

Nel loro esperimento finale, i ricercatori hanno scoperto di poter eliminare il mercurio dall’acqua dolce e salata in 48 ore mescolando Metarhizium.

Il prossimo passo sarà condurre esperimenti sui campi in Cina per vedere se Metarhizium può trasformare ambienti tossici in campi produttivi per la coltivazione di mais e altre colture. Gli attuali metodi di bonifica dei suoli inquinati richiedono che le tossine vengano rimosse o neutralizzate da interi campi prima che qualsiasi cultura possa essere piantata. Ciò richiede elevati costi e tempo. Ma Metarhizium disintossica semplicemente il terreno che circonda immediatamente le radici delle piante e impedisce alle piante di assorbire la tossina.

“Consentire alle piante di crescere in ambienti ricchi di mercurio è uno dei modi in cui questo fungo protegge la sua dimora vegetale”, ha spiegato St. Leger. “È l’unico microbo che conosciamo con il potenziale per essere utilizzato in questo modo, poiché i batteri con le stesse capacità genetiche di disintossicare il mercurio non crescono sulle piante”.

Oltre al suo potenziale come strumento conveniente per bonificare terreni inquinati per l’agricoltura, il metarhizium può aiutare a eliminare il mercurio dalle zone umide e dai corsi d’acqua inquinati, che sono sempre più minacciati dall’inquinamento a causa del cambiamento climatico e dallo scioglimento del permafrost che accelerano il rilascio di metallo tossico nei suoli e oceani.

Fonte: PNAS