La capacità di adattamento della vitamina B12 nelle alghe antartiche ha implicazioni per il cambiamento climatico e la vita nell'Oceano Antartico.

5 febbraio 2024

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presso Woods Hole Oceanographic Institution

La carenza di vitamina B12 nelle persone può causare una serie di problemi di salute e persino diventare fatale. Finora, si pensava che le stesse carenze potessero influire anche su determinati tipi di alghe. Uno nuovo studio ha esaminato l'esposizione dell'alga Phaeocystis antarctica (P. antarctica) a una combinazione di ferro e vitamina B12. I risultati mostrano che quest'alga ha la capacità di sopravvivere senza B12, cosa che l'analisi informatica delle sequenze genomiche aveva indicato erroneamente.

Quest'alga, nativa dell'Oceano Antartico, inizia come una singola cellula che può trasformarsi in colonie di dimensioni millimetriche. La ricerca pubblicata nelle Proceedings of the National Academy of Sciences, intitolata 'Flexible B12 ecophysiology of Phaeocystis antarctica due to a fusion B12-independent methionine synthase with widespread homologues', condotta da MIT, WHOI, J.C. Venter Institute e Scripps Institution of Oceanography (UCSD), ha scoperto che, a differenza di altri fitoplancton polari chiave, P. antarctica può sopravvivere con o senza vitamina B12.

'La vitamina B12 è davvero importante per il metabolismo delle alghe e perché consente loro di produrre un amminoacido chiave in modo più efficiente,' ha affermato Makoto Saito, uno degli autori dello studio e ricercatore senior presso la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI).

'Quando non si può ottenere vitamina B12, la vita trova modi per produrre quegli amminoacidi più lentamente, facendoli crescere più lentamente. In questo caso, ci sono due forme dell'enzima che produce l'amminoacido metionina, una che ha bisogno di B12 e una che è molto più lenta, ma non ha bisogno di B12. Questo significa che P. antarctica ha la capacità di adattarsi e sopravvivere con una bassa disponibilità di B12.'

I ricercatori sono giunti a questa conclusione studiando le proteine di P. antarctica in colture di laboratorio e cercando anche proteine chiave in campioni sul campo. Durante le loro osservazioni, hanno scoperto che l'alga possiede una proteina di fusione metionina sintasi indipendente da B12 (MetE). Il gene MetE non è nuovo, ma si pensava in precedenza che P. antarctica non lo possedesse. MetE conferisce all'alga la flessibilità di adattarsi a una bassa disponibilità di vitamina B12.

'Questo studio suggerisce che la realtà sia più complessa. Per la maggior parte delle alghe, mantenere un metabolismo flessibile per la B12 è vantaggioso, dato che la vitamina è scarsa nelle acque marine,' ha detto Deepa Rao, ricercatrice principale dello studio e ex postdoc del MIT. 'Avere questa flessibilità consente loro di produrre amminoacidi essenziali, anche quando non riescono a ottenerne abbastanza dalla loro ambiente. Ciò implica che la classificazione delle alghe come necessarie o non necessarie di B12 potrebbe essere troppo semplicistica.'

P. antarctica, che vive alla base della catena alimentare, si pensava fosse completamente controllata dalla nutrizione di ferro. La scoperta del gene MetE indica anche che la vitamina B12 svolge probabilmente un ruolo. Grazie alla sua presenza in P. antarctica, la capacità di adattamento dell'alga le conferisce un potenziale vantaggio nel proliferare all'inizio della primavera australe, quando le batterie che producono B12 sono più rare.

Questa scoperta ha anche implicazioni per il cambiamento climatico. L'Oceano Antartico, dove si trova P. antarctica, svolge un ruolo significativo nel ciclo del carbonio della Terra. P. antarctica assorbe la CO2 e rilascia ossigeno attraverso la fotosintesi.

'A mano a mano che il nostro clima globale si riscalda, sempre più ferro entra nell'Oceano Antartico costiero a causa del disgelo dei ghiacciai', ha detto Saito. 'Prevedere quale sarà il prossimo fattore limitante dopo il ferro è importante, e B12 sembra essere uno di questi. I modellatori climatici vogliono sapere quanto cresce l'alga nell'oceano per ottenere predizioni corrette e hanno parametrizzato il ferro, ma non hanno ancora incluso B12 in quei modelli.'

'Siamo particolarmente interessati a sapere di più sull'estensione della diversità a livello di ceppo. Sarà interessante vedere se i ceppi indipendenti da B12 hanno un vantaggio competitivo in un Oceano Antartico più caldo', ha detto Andy Allen, co-autore dello studio e professore associato presso il J. Craig Venter Institute e la Scripps Institution of Oceanography presso l'Università della California, San Diego. 'Poiché c'è un costo per l'indipendenza da B12 in termini di efficienza metabolica, una domanda importante è se i ceppi che richiedono B12 potrebbero diventare dipendenti da batteri produttori di B12'.

The discovery that P. antarctica has the ability to adapt to minimal vitamin B12 availability turns out to be true for many other species of algae that were previously also assumed to be strict B12 users. The findings from this study will pave the way for future research related to the carbon cycle and how different types of algae survive in the Southern Ocean's cold and harsh environment.

Provided by Woods Hole Oceanographic Institution