L’inquinamento del suolo e dell’acqua da petrolio e suoi derivati è un fenomeno globalmente diffuso e rappresenta una grave minaccia per gli ecosistemi. La contaminazione ambientale da parte di idrocarburi provoca un danno significativo alla vita, in quanto l’accumulo di queste sostanze nei tessuti animali e vegetali può portare a morte o mutazioni.
Un recente studio condotto da Benmessaoud et al. (2022) mostra come due lieviti del genere Candida e Rhodotorula siano in grado di biodegradare diverse frazioni idrocarburiche del petrolio, suggerendo una loro potenziale applicazione nel biorisanamento.
L’approccio
Le specie di lieviti testate sono state isolate da campioni ambientali di suoli contaminati da idrocarburi e sono rappresentate da un ceppo (SK1) di Candida parapsilosis e due ceppi distinti (SK2 e SK3) di Rhodotorula mucilaginosa (Fig. 1).
Il potenziale biodegradativo
In primo luogo, è stato eseguito un test preventivo di screening al fine di individuare i ceppi più efficienti nella biodegradazione del petrolio.
I risultati ottenuti al termine dei 21 giorni mostrano come il potenziale di biodegradazione da parte dei lieviti SK1, SK2 e SK3 aumenti in relazione al tempo di incubazione, con una stima del tasso di degradazione pari a 68±0.9% per SK1, 68±1.23% per SK2 e 68±1.18% per SK3 (Fig. 2).
La seconda valutazione che ha previsto l’addizione di glucosio come seconda risorsa di carbonio ha portato ad un incremento ulteriore dei tassi di biodegradazione del 78.6%, 89.6% e 78.7% per SK1, SK2 e SK3 rispettivamente (Fig. 3).
Preferenze: l’efficienza nella biodegradazione dei singoli idrocarburi
Individuati quindi i ceppi più efficienti, questi vengono singolarmente testati per determinare la loro capacità di biodegradazione nei confronti di differenti idrocarburi.
Benmessaoud e colleghi hanno osservato una scarsa crescita dei tre lieviti in presenza di idrocarburi aromatici. Differentemente, in presenza dei non aromatici è stata osservata una crescita lineare fino al quindicesimo giorno di incubazione con successivo rallentamento (Fig. 4).
Lo studio ipotizza che SK1, SK2 e SK3 abbiano una scarsa efficienza nella biodegradazione degli aromatici. Nel caso dei non aromatici, l’ipotesi è che i tre lieviti utilizzino queste fonti di carbonio per favorire la biosintesi e la produzione di energia entro il quindicesimo giorno. Solo in seguito la fase di crescita rallenta lasciando spazio ad una fase di degradazione dei composti xenobiotici a causa di processi co-metabolici.
Coerentemente ai risultati ottenuti dalle analisi delle biomasse viste in precedenza, la frazione alifatica (non aromatica) è quasi totalmente utilizzata entro i 21 giorni. Tutti e tre i ceppi sono in grado di degradare gli idrocarburi da C7 a C28. R. mucilaginosa SK2 è in grado di degradare completamente l’esadecano ed il fenolo (composto aromatico). Il ceppo SK3 mostra un comportamento simile a SK2, fatta eccezione per il fenolo, con una riduzione al 18%. C. parapsilosis SK1 è in grado di degradare completamente gli idrocarburi C16-C28.
Nuove frontiere nella biodegradazione degli idrocarburi
Questo studio ha identificato questi lieviti come potenziali candidati per il biorisanamento di siti contaminati da petrolio e suoi composti, poiché capaci di degradarli trasformandoli in specie chimiche più semplici.
Inoltre, la massima attività di biodegradazione degli idrocarburi è stata raggiunta fornendo ai lieviti un secondo substrato più facilmente assimilabile come fonte di carbonio (glucosio).
Come riscontrato per altri microrganismi, C. parapsilosis SK1, R. mucilaginosa SK2 e SK3, degradano in via preferenziale per ordine gli n-alcani, gli alcani a catena ramificata, gli idrocarburi aromatici a basso peso molecolare, i ciclo-alcani, gli idrocarburi aromatici ad alto peso molecolare e per ultimi gli asfalteni (classe di composti prevalentemente aromatici ad elevato peso molecolare presenti nel petrolio grezzo).
Benmessaoud e colleghi hanno dimostrato che lo studio delle abilità e dei meccanismi di biodegradazione di specie isolate da ambienti contaminati risulta sempre più cruciale al fine della loro applicazione nelle tecniche di biorisanamento.
Bibliografia
- Benmessaoud, S.; Anissi, J.; Kara, M.; Assouguem, A.; AL-Huqail, A.A.; Germoush, M.O.; Ullah, R.; Ercisli, S.; Bahhou, J. Isolation and Characterization of Three New Crude Oil Degrading Yeast Strains, Candida parapsilosis SK1, Rhodotorula mucilaginosa SK2 and SK3. Sustainability 2022, 14, 3465. https://doi.org/10.3390/su14063465
Crediti immagini
- Immagine in evidenza: https://www.iltascabile.com/scienze/petrolio-energia/
- Figura 1: (A), Immagine personale; (B), mICROBIO, https://twitter.com/mICROBIOsh [https://pbs.twimg.com/media/FB_YHkqWQAYWJvs.jpg]
- Figura 2, 3 e 4: Benmessaoud, S.; Anissi, J.; Kara, M.; Assouguem, A.; AL-Huqail, A.A.; Germoush, M.O.; Ullah, R.; Ercisli, S.; Bahhou, J. Isolation and Characterization of Three New Crude Oil Degrading Yeast Strains, Candida parapsilosis SK1, Rhodotorula mucilaginosa SK2 and SK3. Sustainability 2022, 14, 3465. https://doi.org/10.3390/su14063465
