Un nuovo batterio accumulatore di polidrossialcanoati, Thauera carbonocopians sp. nov., isolato da un reattore a batch sequenziale alimentato con acidi grassi volatili

Perché un minuscolo batterio conta per la plastica e il cibo

I rifiuti plastici, l’acquacoltura e i batteri microscopici possono sembrare mondi separati, ma questo studio dimostra che sono collegati. I ricercatori hanno scoperto e nominato una nuova specie batterica, Thauera carbonocopians, in grado di trasformare rifiuti a basso valore in materiali biodegradabili simili alla plastica. Poiché questo microbo può accumulare grandi quantità di questi biopolimeri all’interno delle proprie cellule, potrebbe contribuire a produrre imballaggi più sostenibili e mangimi più salutari per l’acquacoltura.

Un nuovo microbo accaparratore di carbonio

La storia ha inizio in un serbatoio di trattamento delle acque reflue nel nord Italia progettato per arricchire microbi che immagazzinano riserve energetiche speciali. Queste riserve sono i polidrossialcanoati (PHA) – polimeri naturali simili alla plastica che i batteri depositano sotto forma di granuli. Il gruppo ha isolato da questo serbatoio un ceppo promettente, denominato Sel9^T. Mediante il confronto di sequenze del gene marcatore standard (16S rRNA) e un’analisi genomica completa, hanno dimostrato che Sel9^T appartiene al genere Thauera, un gruppo di batteri a forma di bastoncello, versatili, frequentemente presenti in sedimenti e impianti di trattamento. Tuttavia, il suo genoma risultava sufficientemente diverso da tutti i parenti noti da giustificare il riconoscimento come una specie del tutto nuova.

Come gli scienziati hanno dimostrato che è davvero nuova

Per stabilire se Sel9^T fosse solo una variante o una nuova specie a sé stante, i ricercatori hanno combinato più linee di evidenza. Hanno confrontato il suo genoma completo con quelli di ceppi di Thauera strettamente imparentati, calcolando la somiglianza complessiva delle sequenze di DNA. I punteggi chiave di similarità (average nucleotide identity e digital DNA–DNA hybridization) sono risultati sotto le soglie ampiamente accettate per separare specie batteriche, anche rispetto al parente più vicino, Thauera butanivorans. Hanno inoltre costruito alberi evolutivi usando centinaia di geni condivisi, che collocavano in modo consistente Sel9^T su un ramo distintivo. Impronte chimiche dei lipidi e dei pigmenti della sua membrana cellulare, insieme al suo comportamento di crescita in diverse condizioni, lo distinguono ulteriormente dalle specie affini.

Cosa mangia questo batterio e come vive

Sel9^T prospera a temperature moderate e pH neutro, cresce sia in condizioni ricche di ossigeno sia a bassa ossigenazione, e tollera una certa salinità. Piuttosto che dipendere dagli zuccheri, preferisce acidi organici a catena corta e amminoacidi come nutrimento, in particolare acidi grassi volatili (VFA) come acetato, propionato, butirrato e caproato. Questi VFA sono abbondanti nei rifiuti agricoli e agroalimentari fermentati, rendendoli materie prime economiche e sostenibili. Quando fornite tali molecole, Sel9^T può riempire il suo interno di granuli di PHA che possono superare il 60% del peso secco, agendo di fatto come un magazzino vivente di precursori per bioplastiche.

Strumenti genetici nascosti per sopravvivenza e prodotti utili

Analizzando il genoma di Sel9^T e decine di altri ceppi di Thauera, il gruppo ha catalogato cluster di geni biosintetici – gruppi di geni che permettono la produzione di molecole specializzate. Sel9^T possiede nove di questi cluster, inclusi quelli per la sintesi di un composto simile all’ectoino che aiuta a fronteggiare lo stress salino, di un cofattore redox chiamato PQQ che può potenziare reazioni metaboliche, e di un raro sistema di peptidi non ribosomiali che potrebbe produrre molecole bioattive ancora sconosciute. Il batterio dispone anche di un corredo completo per costruire, immagazzinare e degradare i PHA, con enzimi tarati per usare gli stessi acidi grassi comuni nei flussi di rifiuto. L’analisi comparativa suggerisce che Sel9^T potrebbe perfino utilizzare alcuni composti aromatici di origine vegetale (come il linalolo), mettendo in luce la sua flessibilità metabolica.

Dal serbatoio di acque reflue alle applicazioni future

Sulla base della sua distintività genomica, della chimica cellulare e del metabolismo, gli autori propongono formalmente il nome Thauera carbonocopians per questa specie – letteralmente “la Thauera che accumula avidamente carbonio”. Poiché può convertire acidi economici derivati dai rifiuti in elevate quantità di un polimero naturale e biodegradabile, rappresenta un forte candidato per una produzione sostenibile di PHA. Queste cellule ricche di PHA potrebbero essere impiegate direttamente come ingredienti nei mangimi per pesci e gamberi, dove è stato dimostrato che favoriscono crescita e resistenza alle malattie riducendo la necessità di antibiotici. In sintesi, questo batterio di recente denominazione potrebbe contribuire a chiudere il ciclo tra rifiuti organici, plastiche più ecologiche e sistemi di acquacoltura più sani.

Citazione: Jaberi, M., Andreolli, M., Salvetti, E. et al. A novel polyhydroxyalkanoate-storing bacterium Thauera carbonocopians sp. nov. isolated from a sequencing batch reactor fed with volatile fatty acids. Sci Rep 16, 6926 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37556-1

Parole chiave: plastiche biodegradabili, polidrossialcanoati, valorizzazione dei rifiuti, alimenti per acquacoltura, genomica batterica