Pyrococcus furiosus
Pyrococcus furiosus Erauso et al, 1993 è una specie estremofila appartenente al dominio degli Archea e deve il suo nome al fatto che è in grado di crescere a temperature superiori ai 100 °C. Isolato per la prima volta nel 1986 sull'isola di Vulcano, è uno dei pochi organismi esistenti di cui si sia verificato il possesso di enzimi contenenti tungsteno, un elemento estremamente raro nelle molecole biologiche.
Pyrococcus furiosus | |
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Disegno rappresentante una fotografia al microscopio a scansione elettronica di Pyrococcus furiosus | |
Classificazione scientifica | |
Dominio | Prokaryota |
Regno | Archaea |
Phylum | Euryarchaeota |
Classe | Thermococci |
Ordine | Thermococcales |
Famiglia | Thermococcaceae |
Genere | Pyrococcus |
Specie | P. furiosus |
Nomenclatura binomiale | |
Pyrococcus furiosus Erauso et al, 1993 |
Il termine Pirococco significa letteralmente, in greco, palla di fuoco a causa della sua forma rotondeggiante e della sua capacità di crescere a temperature molto elevate. Il termine latino furiosus (furioso, veloce) si riferisce invece alla sua eccezionale velocità di duplicazione.[1]
Struttura e metabolismo
Gli organismi di questa specie sono cocciformi (con un diametro tra gli 0,8 e i 2 µm) e possiedono una serie di flagelli apicali. Essi sono racchiusi in un cosiddetto "Surface Layer" che forma uno spazio periplasmatico attorno alla membrana citoplasmatica.[2]
Questo organismo cresce bene su estratto di lievito, maltosio, cellobiosio e amido e su sorgenti proteiche quali triptone, peptone, caseina ed estratti di carne. Al contrario, la sua crescita è molto rallentata (quasi inesistente) su carboidrati semplici quali glucosio, lattosio e galattosio nonché su acidi organici, alcoli e amminoacidi semplici. L'abilità di questo microrganismo di crescere su polisaccaridi e non su zuccheri semplici suggerisce che solo questi polimeri possano essere importati nella cellula e solo in seguito vengano idrolizzati a glucosio. È possibile infatti che molecole complesse aiutino il pirococco a mantenere una pressione osmotica interna non eccessiva.[2]
Ecologia
Il Pyrococcus furiosus è un organismo anaerobio rintracciabile in ambienti molto caldi come nelle vicinanze di sorgenti termali ricche di zolfo, dove le temperature raggiungono, e spesso superano, i 90 gradi; ambiente molto diffuso circa 3 miliardi di anni fa, quando si pensa sia nato.[3]
Il suo optimum di temperatura è circa di 100 °C (per la precisione vive e si riproduce a 121 °C), mentre è in grado di sopravvivere in un ambito di pH tra 5 e 9 (con un optimum di 7). In condizioni di crescita ottimali, questo organismo è in grado di duplicarsi in circa 37 minuti, che è il tempo più breve tra gli Archaea finora conosciuti.[4][5]
Scoperta
Il Pyrococcus furiosus fu isolato per la prima volta nel 1986 tra i sedimenti nei pressi di sorgenti geotermiche nei pressi della spiaggia di Porto Levante nell'isola di Vulcano.[6] Fu descritto per la prima volta da Karl Stetter, scienziato dell'università di Ratisbona in Germania.[1][7]
Proprietà
Il P. furiosus riesce a mantenere l'integrità del suo cromosoma con temperature al di sopra dei 100 °C con un accumulo molto più basso di rotture del DNA come invece avverrebbe normalmente. La sua costituzione lo rende anche resistente a radiazioni ionizzanti, rendendolo capace di resistere a dosi fino a 1,5 kGy.[1][8]
Poiché tale organismo è adattato a vivere in queste condizioni proibitive, esso possiede una serie di enzimi termostabili perché ricchi dell'aminoacido cisteina e di ponti disolfuro.[9] Per questa ragione una forma adattata della sua DNA polimerasi, nota come Pfu polimerasi viene spesso utilizzata nella reazione a catena della polimerasi.[10]
Il genoma del P. furiosus, lungo circa 1908256 basi, è stato completamente sequenziato (completato nel 2001) presso l'Istituto Biotecnologico dell'Università del Maryland. Gli scienziati del team hanno calcolato che tale DNA codifica all'incirca per 2065 proteine[11] tra cui molti enzimi coinvolti nel ciclo metabolico di tali organismi, il che li rende in grado di sopravvivere in una serie di condizioni ambientali diverse poiché riescono a trasportare e soprattutto a metabolizzare molti composti organici diversi.[10]
Ricercatori della University of Georgia, negli Stati Uniti, hanno pubblicato una ricerca[12] che prevede l'utilizzo del Archea, in una forma mutata per produrre carburante partendo dall'anidride carbonica atmosferica.[13][14] Il vantaggio e novità della ricerca è rappresentato dall'utilizzo di questo Archea estremofilo che è in grado di sopportare facilmente le temperature di esercizio dei processi industriali a differenza dei lieviti e altri batteri fin qui studiati.[15] Inoltre, una ricerca dell'Università di Wageningen ha riscontrato la capacità del batterio di produrre il 2-pentanolo, un importante biocombustibile che rappresenta un'alternativa al petrolio, usato anche come solvente per i rivestimenti di CD e DVD.[16]
Note
Bibliografia
- Fiala G. and Stetter K.O., Pyrococcus furiosus sp. nov. represents a novel genus of marine heterotrophic archaebacteria growing optimally at 100 °C, in Archives of Microbiology, vol. 145, 1986, pp. 56–61.
- Robb F.T., Maeder D.L., Brown J.R., DiRuggiero J., Stump M.D., Yeh R.K., Weiss R.B., Dunn D.M., Genomic sequence of hyperthermophile, Pyrococcus furiosus: implications for physiology and enzymology, in Methods in Enzymology, vol. 330, 2001, pp. 134–57 [1].
- Gerard J. Tortota, Berdell R. Funke e Christine L. Case, Elementi di microbiologia, Pearson, 2008, pp. 151–, ISBN 978-88-7192-433-5.
- Bentham Science Publishers, Current Medicinal Chemistry, Bentham Science Publishers, luglio 1999, pp. 538–.
- Issues in Genetic Medicine: 2011 Edition, ScholarlyEditions, 4 gennaio 2012, pp. 644–, ISBN 978-1-4649-6379-7.
- Oskar Zaborsky, BioHydrogen, Springer, 1998, pp. 72–, ISBN 978-0-306-46057-9.
- Kenneth H. Nealson, Biological Contamination of Mars: Issues and Recommendations, National Academies, 1992, pp. 40–.
- Issues in Biochemistry and Geochemistry: 2011 Edition, ScholarlyEditions, 4 gennaio 2012, pp. 1231–, ISBN 978-1-4649-6388-9. URL consultato il 14 maggio 2013.
- Yves le Gal e Arnaud Muller-Feuga, Marine microorganisms for industry: [proceedings of the meeting held in Brest, France, 17-19 of September 1997], Editions Quae, 1997, pp. 179–, ISBN 978-2-905434-94-4.
- National Academy of Sciences, Systematics and the Origin of Species: On Ernst Mayr's 100th Anniversary, National Academies Press, 28 settembre 2005, pp. 272–, ISBN 978-0-309-16510-5.
Voci correlate
Altri progetti
- Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Pyrococcus furiosus
- Wikispecies contiene informazioni su Pyrococcus furiosus
Collegamenti esterni
- (EN) KEGG GENOME: Pyrococcus furiosus DSM 3638, su genome.jp.
- (EN) Pyrococcus furiosus | Archaea | Karyn's Genomes | 2can Support Portal | EBI, su ebi.ac.uk.
- (EN) Pyrococcus furiosus Fiala and Stetter ATCC 43587, su lgcstandards-atcc.org.
- (EN) Pyrococcus furiosus (Pyrococcus furiosus DSM 3638) Genome Browser Gateway, su microbes.ucsc.edu.
- (EN) MetaCyc Pyrococcus furiosus, su metacyc.org.