Un suolo "pensante", capace di reagire attivamente rafforzandosi all'aumentare delle sollecitazioni: lo stanno mettendo a punto alcuni ricercatori britannici in un progetto che integra le potenzialità dei batteri con il mondo dell'architettura.
Ispirato da recenti ricerche su microbi in grado di riparare le crepe nel suolo, il gruppo di biodesigner ha iniziato a lavorare a batteri geneticamente modificati per produrre biocemento, ossia cemento di origine organica, in risposta ai cambiamenti di pressione percepiti.
Sotto pressione. Gli scienziati hanno coltivato un comune batterio dell'intestino umano in un surrogato di suolo (un campione di idrogel di forma cilindrica) che hanno sottoposto a pressioni pari a 10 volte quella percepita a livello del mare. Hanno così identificato 122 geni batterici che si sono attivati fino a 3 volte più del normale in risposta a cambiamenti di pressione.
Sono essenziali alla vita. E scusate se è poco. Gli esseri viventi, a partire dalle piante, hanno bisogno di azoto per produrre le proteine e gli amminoacidi necessari al loro accrescimento. Nonostante l'azoto costituisca l'80% dei gas atmosferici, in forma gassosa non è però facilmente assimilabile per le piante. Alcuni batteri del suolo come il Rhizobium suppliscono allora a questo compito. Questi batteri entrano in simbiosi con le piante - in particolare con le leguminose - creando noduli nelle radici (vedi foto) dove avviene la fissazione dell'azoto atmosferico in ammoniaca e altri composti facilmente assimilabili. In cambio, i batteri ricevono dalla pianta carboidrati, e proteine. Senza il loro prezioso supporto, l'intera catena alimentare terrestre non funzionerebbe.
Foto: © Inga Spence/Visuals Unlimited/Corbis
Decompongono e riciclano. Ad alcuni farà un po' storcere il naso, ma è compito dei batteri dissolvere piante e animali (uomo incluso) dopo la loro morte. Alcuni, come i batteri Firmicutes o i Proteobacteria sono noti per intervenire nei processi di putrefazione. Ma molti altri, secondo i biologi, devono ancora essere scoperti: è possibile che molti ceppi batterici collaborino nel trarre energie e nutrienti da corpi che naturalmente si scompongono in forme più semplici.
Foto: © Anup Shah/Nature Picture Library/contrasto
Ci salvano la vita. Nel 1928, in una delle scoperte casuali più fortunate della storia della medicina, il batteriologo scozzese Alexander Fleming si accorse che una coltura di batteri (strafiloccocchi) era stata attaccata e debellata da una sostanza sviluppatasi da un alimento ammuffito, il fungo Penicillium. Nasceva così la penicillina, che avrebbe salvato la vita a tanti soldati colpiti da infezioni durante la Seconda Guerra Mondiale. Altri funghi sono serviti, nel tempo, per la produzione di antibiotici, come la Vancomicina, prodotta a partire da un batterio del suolo del Borneo nel 1952. Nella foto al microscopio il Penicillium roqueforti, una muffa commestibile che rende delizioso il formaggio Roquefort.
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Rivelano gli autori di un crimine. Non ci sono solo le impronte digitali a testimonianza di un avvenuto misfatto: tecniche di investigazione sempre più avanzate puntano a riconoscere ladri e killer dalla caratteristica flora batterica che ogni essere umano si porta appresso. Una traccia unica e irripetibile, paragonabile a una vera e propria "impronta" identificativa, dalla quale si può scoprire anche se un cadavere è stato spostato, da quanto tempo la vittima è morta e quante persone avesse accanto al momento del decesso. Nella foto, l'impronta di una mano umana con annesse colonie batteriche.
Foto: © David Spears FRPS FRMS/Corbis
Regalano dolci rimedi. Nel 2005, alcuni scienziati dell'Università di Lund, in Svezia, hanno identificato 13 specie di batteri presenti nel miele selvatico che proteggono le api da agenti patogeni pericolosi per la loro salute. Le virtù curative del miele sono note da secoli, ma ora si scoprono le basi scientifiche di queste proprietà, che potrebbero essere sfruttate per confezionare rimedi alternativi ai farmaci tradizionali.
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Foto: © Konrad Wothe/Minden Pictures/contrasto
Tengono in salute il nostro intestino. Il quale, come sappiamo, è un campo di battaglia tra batteri, che ne regolano il funzionamento e lottano per mantenere un equilibrio. I probiotici, organismi vivi come i vari ceppi di Lactobacillus che ogni giorno assumiamo attraverso alimenti specifici, come gli yogurt, possono aiutare a mantenere questo equilibrio, curare i sintomi di alcune patologie, come le infiammazioni intestinali, e ristabilire la corretta flora batterica, dopo - per esempio - una terapia antibiotica. Il batterio Lactobacillus reuteri contenuto nel latte materno, secondo l'Università di Bologna, aiuterebbe a prevenire le coliche intestinali dei neonati. Nella foto, campioni di Lactobacillus acidophilus.
Foto: © Visuals Unlimited/Nature Picture Library/contrasto
Servono a "fabbricare" proteine. Nel campo delle biotecnologie, e in particolare nella tecnologia del DNA ricombinante, frammenti di DNA umano che codificano per specifiche proteine sono inseriti in batteri comuni sfruttati come cellule ospiti, come l'Escherichia coli. Simili procedimenti sono sfruttati per produrre - per esempio - insulina umana, di cui qui sopra vediamo un cristallo.
Foto: © Dennis Kunkel Microscopy, Inc./Visuals Unlimited/Corbis
Producono energia pulita. Ricercatori dell'Università di Stanford hanno prodotto una batteria che genera elettricità grazie al lavoro di "digestione" di alcuni batteri nutriti a scarti animali e vegetali. Un secondo esperimento dello stesso centro di ricerca lavora alla produzione di gas metano rinnovabile, che non intacchi le riserve di gas naturale, nutrendo colonie batteriche con l'anidride carbonica raccolta dall'atmosfera (potete vedere l'impianto nella foto). Gli scienziati della Penn State University stanno lavorando a pile a combustione microbiologica, che generino corrente grazie a batteri che lavorano su scarti organici. Mentre alla Columbia University, un piccolo motore a batteri ha messo in moto un prototipo di automobilina.
Foto: © Mark Shwartz, Precourt Institute for Energy, Stanford University
Ci faranno... volare. Muffe particolarmente voraci potrebbero produrre una alternativa economicamente sostenibile ai biocarburanti finora conosciuti. Scienziati della Washington State University hanno appena messo a punto un sistema per produrre propellente per aerei a partire da un fungo, l'Aspergillus carbonarius, comunemente presente nel suolo, nelle foglie e nei frutti ammuffiti. Nutrito con farina d'avena, paglia di grano e rimanenze della produzione di mais il fungo ha prodotto idrocarburi simili a quelli usati per produrre propellenti nel campo dell'aviazione. Una alternativa pulita per uno dei settori più inquinanti nei trasporti. I trucchi per conservare il cibo più a lungo
Foto: © Dan Burton/Nature Picture Library/contrasto
Ripareranno le crepe di nelle strade. I ricercatori della Delft University of Technology (Olanda) stanno lavorando a un nuovo tipo di bio-asfalto contenente capsule di batteri che, a contatto con l'acqua, producano calcare, riempiendo così eventuali fratture formatesi sulla superficie. L'idea è venuta osservando il comportamento di alcuni batteri super resistenti, naturalmente presenti nei laghi alcalini vulcanici che, a contatto con l'acqua, producono calcare.
Foto: © Kate Ter Haar, Flickr
Vengono da molto lontano. D'accordo, questa non è una vera applicazione pratica, ma rappresenta un motivo in più per interessarsi allo studio dei batteri più resistenti, capaci di vivere in ambienti inospitali, privi di ossigeno e con temperature proibitive (come l'archeobatterio che vedete in questa foto). Secondo i sostenitori della teoria della panspermia, la vita sulla Terra potrebbe essere stata portata da batteri provenienti da altre zone dello Spazio, traghettati sulla Terra da asteroidi e comete. Inoltre, lo studio di batteri particolarmente resistenti trovati nelle aree più inaccessibili del nostro pianeta potrebbe offrire spunti interessanti per la localizzazione di forme di vita primitive presenti, per esempio, su Marte o altri pianeti "terrestri". 11 destinazioni aliene sulla Terra
Foto: © Dr. Terry Beveridge/Visuals Unlimited/Corbis
Prove generali. Il team ha modificato i batteri in modo che questa attivazione facesse illuminare una proteina bioluminescente, e ha funzionato: maggiore era la pressione esercitata sul suolo, maggiore il brillio della proteina.
Il prossimo passo sarà sostituire i geni che fanno illuminare le proteine con geni che codifichino per il biocemento: si avrà allora un suolo "intelligente", capace di rispondere in modo autonomo alle sollecitazioni di pressione, mantenendo in sicurezza le fondamenta degli edifici.
