Attraverso un’analisi genomica di una particolare specie di fungo fitopatogeno, il National Renewable Energy Laboratory, negli Stati Uniti, ha messo in luce le capacità di tale organismo nel catturare il carbonio derivato dalla lignina, mappando le potenziali vie cataboliche proprie di questo processo di conversione.

TAKEAWAY

• Nelle scienze ambientali, CCS (Carbon Capture and Storage) indica il processo di confinamento geologico dell’anidride carbonica, gas a effetto serra responsabile del riscaldamento globale e dei cambiamenti climatici che ne derivano.
• Esistono diversi sistemi di cattura e stoccaggio dell’anidride carbonica, tra cui quelli naturali come il rimboschimento e il sequestro nei suoli.
• Un recente studio USA ha dimostrato come il fungo fitopatogeno Sclerotinia Sclerotiorum sia in grado di degradare la lignina e nutrirsi dei prodotti generati dalla sua scomposizione, aprendo così la strada a un inedito filone di ricerca in tema di cattura e sequestro del carbonio.

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Quale filo lega i cambiamenti climatici e CCS, acronimo inglese di Carbon Capture and Storage (o Sequestration), ossia cattura e stoccaggio (o sequestro) del diossido di carbonio? Il rapporto tra i due ambiti è assai diretto, in quanto, nelle scienze ambientali, CCS sta proprio a indicare il processo di confinamento geologico dell’anidride carbonica.

Processo basato su una tecnologia entrata ormai a fare parte di quell’insieme di strategie in risposta alla crescente concentrazione, in atmosfera, di CO2, noto a tutti come gas a effetto serra, responsabile del riscaldamento globale e dei cambiamenti climatici che ne derivano.

A livello industriale, esistono diversi sistemi di cattura e sequestro dell’anidride carbonica, ai quali si affiancano, poi, sistemi naturali come il rimboschimento e il sequestro nei suoli.

Ricordiamo che, in natura, il carbonio è presente ovunque – nella biosfera, nella geosfera, nell’atmosfera e negli oceani – e che, attraverso il ciclo del carbonio, viene assorbito dai serbatoi naturali come le piante e, successivamente, decomposto e restituito all’atmosfera o ad altri serbatoi naturali.

Si evince come, in tema di cambiamenti climatici e CCS, i boschi e le foreste siano strategicamente importanti, in quanto in grado di catturare e sequestrare a lungo termine il carbonio che entra nel “sistema” attraverso le radici delle piante, i resti delle foglie e la biomassa microbica.

Anche le micorrize (associazioni simbiotiche nel suolo tra le radici delle piante e alcune specie di funghi) contribuiscono al sequestro del carbonio. In particolare, il sistema di cattura e sequestro del carbonio nel suolo prevede – avvalendosi di specifiche tecniche agronomiche e colturali – l’aumento dei composti organici (tra cui è presente anche il carbonio) nella porzione di suolo che circonda le radici delle piante, da cui questi assorbono i nutrienti essenziali e l’acqua.

Cambiamenti climatici e CCS: come il fungo dal marciume bianco cattura e sequestra il carbonio della lignina

La lignina rappresenta circa il 30% del carbonio presente nella biosfera. Costituente del legno più abbondante dopo la cellulosa, la sua composizione elementare prevede il 61-65% di carbonio, il 5-6% di idrogeno e il rimanente di ossigeno.

In passato, gli scienziati hanno dimostrato la capacità di alcuni ceppi batterici di attaccare e di consumare questo polimero organico presente, principalmente, nella parete di alcune cellule vegetali, ma non con la stessa efficacia di una particolare specie di fungo fitopatogeno.

Un recente studio condotto in materia di cambiamenti climatici e CCS dagli scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL), negli Stati Uniti, dimostra per la prima volta come il cosiddetto “fungo dal marciume bianco” sia in grado di catturare e utilizzare il carbonio contenuto nella lignina.

Il fungo patogeno in questione è il Sclerotinia sclerotiorum, noto anche con il nome di “marciume bianco” per la pericolosa muffa bianca che è in grado di formare su un ampio numero di specie vegetali.

La ricerca dà ragione a un’ipotesi di Davinia Salvachúa Rodriguez, ricercatrice del NREL, la quale, in passato, aveva già attribuito ai funghi del marciume bianco la capacità di degradare la lignina e nutrirsi dei prodotti generati dalla sua scomposizione.

Lo scorso anno, l’Office of Science del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti le ha assegnato una sovvenzione di 2,5 milioni di dollari per promuovere il suo lavoro. Al termine dello studio, la dottoressa ha avuto modo di aggiungere:

“Quello che abbiamo dimostrato è che i funghi del marciume bianco mangiano – e li utilizzano per nutrirsi e crescere – i composti derivati dalla lignina, tra cui il carbonio. E questa scoperta ufficializza una strategia importante per la cattura e il sequestro del carbonio in natura”

L’analisi genomica del fungo fitopatogeno Sclerotinia Sclerotiorum

L’articolo in cui Davinia Salvachúa Rodriguez spiega le sue intuizioni, nonché i risultati della ricerca in tema di cambiamenti climatici e CCS, si intitola “Intracellular pathways for lignin catabolism in white-rot fungi” ed è apparso il 2 marzo 2021 sulla rivista accademica Proceedings of the National Academy of Sciences.

I suoi coautori sono Carlos del Cerro, Erika Erickson, Tao Dong, Kelsey Ramirez, Venkataramanan Subramanian, Rui Katahira, Jeffrey Linger, Wei Xiong e Michael Himmel del NREL. Altri coautori provengono, invece, dall’Environmental Molecular Sciences Laboratory del Pacific Northwest National Laboratory e dal Joint Genome Institute del Lawrence Berkeley National Laboratory.

Il team ha esaminato, in particolare, due specie di funghi Sclerotinia Sclerotiorum: il Trametes versicolor e il Gelatoporia subvermispora. Attraverso un’analisi genomica, sono state messe in luce le capacità di tali organismi nell’incorporare il carbonio derivato dalla lignina e sono state mappate le potenziali vie cataboliche proprie di quel processo di conversione.

I ricercatori sottolineano come questo lavoro sia solo l’inizio di un percorso verso la scoperta di nuovi enzimi e verso una migliore comprensione del ciclo di carbonio in questi organismi.

In particolare, il lavoro della dottoressa Salvachúa nel campo dei cambiamenti climatici e CCS costituisce la base di un nuovo filone di ricerca che pone al centro la lignina scomposta dal fungo patogeno Sclerotinia Sclerotiorum, la quale potrebbe essere ulteriormente sfruttata per convertire il polimero in composti a valore aggiunto.

Ad esempio – conclude la ricercatrice – altre parti della lignina, come la cellulosa, potrebbero essere depolimerizzate in singole specie monomeriche per l’utilizzo come biocarburante e precursori biochimici.