PCB e diossina diventano biodegradabili grazie alla respirazione dei batteri

Un team di ricercatori dell'Università di Manchester ha scoperto un nuovo modo per distruggere e neutralizzare alcune delle sostanze inquinanti più pervasive e resistenti. Il prodotto di 15 anni di studi è stato descritto su Nature e i risultati sono stati ottenuti grazie a minuscoli microorganismi che possiedono una naturale capacità di abbattere la tossicità degli inquinanti.

"Sappiamo già che alcuni delle sostanze inquinanti più tossiche contengono alogeni e che molti sistemi biologici non hanno modo per contrastare queste molecole," ha affermato David Leyes, professore dell'Università di Manchester e co-autore della ricerca. "Tuttavia, ci sono alcuni organismi che possono rimuovere gli alogeni grazie alla vitamina B12, con modalità molto diverse da quelle che già conosciamo."

Gli alogeni sono gli elementi del VII gruppo della Tavola Periodica, e sono cloro, fluoro, bromo, iodio e astato. I primi due sono quelli che possono avere il livello di massima tossicità se strutturati nella giusta composizione e/o in quantità abbastanza alte. Sono sostanze tossiche, ma non sempre.

Il cloro, ad esempio, viene usato in minime quantità per sterilizzare l'acqua, e funziona come qualsiasi altro disinfettante. In un certo senso il cloro è stato il compagno silenzioso della penicillina (e dei suoi simili) nella neutralizzazione di infezioni microbiali. Nella sua forma più diffusa il cloro è semplicemente un altro componente molecolare del sale per alimenti.

Tutti noi sappiamo qual è la parte oscura del cloro, tuttavia: i gas velenosi. Nella storia recente si ritiene siano stati utilizzati come armi chimiche in Siria e Iraq. Sopra un certo livello di concentrazione, il cloro reagisce con l'acqua e inizia a creare acido cloridrico. Sopra una concentrazione di circa 1000 ppm bastano un paio di respiri profondi perché il cloro sia letale per l'uomo. Danni ai polmoni vengono già registrati verso le 60 ppm.

La ricerca si è concentrata sui cloruri in forma di organoclorurati: è qui che un atomo di cloruro si lega a una qualche molecola di origine organica. Un esempio sono i PCB o policlorobifenili, che in passato erano uno degli ingredienti dei collanti fluidi e sono stati riconosciuti come pericolosi per l'ambiente negli anni '70; nel 1979 sono stati vietati negli Stati Uniti, e nel 2001 sono stati proibiti in tutto il mondo.

Un esempio di alcuni effetti dei PCB sulla salute umana sono danni al fegato, alterazioni al sistema immunitario, eruzioni e lesioni cutanee, deficit nello sviluppo cognitivo.

Nonostante siano stati proibiti, i PCB sono ancora ampiamente presenti nell'ambiente. In generale, la concentrazione di diossine e PCB nel tempo si è alzata, a causa dell'inquinamento delle fabbriche e dell'abitudine di bruciare rifiuti.

Alcuni microorganismi sono piuttosto abili a eliminare gli alogeni dai PCB e dalle diossine, limitando drasticamente il loro potenziale tossico. La scoperta dell'esistenza di questi organismi è piuttosto recente, ma sono stati studiati abbastanza da analizzare come avvenga la loro azione disintossicante. Leyes e il suo team sono stati in grado di studiarli manipolando i geni di questi organismi, estraendo le parti di DNA responsabili per le operazioni di depurazione.

Come si spiega nel paper, i ricercatori si sono concentrati su una varietà di batteri che utilizzano gli enzimi dealogenasi riduttiva per strappare gli alogeni alle diossine e ai PCB. Il processo è sostanzialmente una declorurazione del composto tossico, che costituisce questa speciale varietà di respirazione anaerobica, chiamata "alorespirazione". I batteri espirano le nostre tossine, ma hanno bisogno di vitamina B12, un componente fondamentale dell'enzima, per far sì che il processo si avvii.

Il team di Manchester ha scoperto che dietro agli enzimi usati dai batteri per questo processo c'è sostanzialmente cobalto, un metallo piuttosto comune. Come si afferma nello studio, il cobalto ha la propensione a legarsi agli alogeni, un processo che in natura è mediato dalla vitamina B12. Il risultato è una spaccatura dell'atomo alogeno dal carbonio, e quindi dalla diossina.

"Ora che sappiamo come avviene questo processo di disintossicazione, possiamo studiare come replicarlo," ha affermato Leyes. "Speriamo che vengano sviluppati nuovi modi efficienti e veloci per combattere alcune delle più dannose diossine esistenti."