Un crostaceo marino mangia-legno potrebbe custodire il segreto dei biocarburanti sostenibili

Nell’emocianina della Limnoria la chiave per produrre energia rinnovabile?

[2 Gennaio 2019]

Lo studio “Hemocyanin facilitates lignocellulose digestion by wood-boring marine crustaceans”, pubblicato su Nature Communications da un team di ricercatori britannici, brasiliani e malesi, si è occupato del sistema digestivo della Limnoria, un minuscolo crostaceo (4 millimetri) mangiatore di legno, scoprendo che «potrebbe essere la chiave per convertire in modo sostenibile il legno in biocarburanti».

Il team di ricercatori spiega che le Limnorie (gribble in inglese), che vivono anche nelle praterie di posidonia oceanica, «Sono piccoli invertebrati marini che si sono evoluti per svolgere un ruolo ecologico importante: mangiare le abbondanti scorte di legno trasportate in mare dagli estuari fluviali», ma questi isopodi sono anche diventati una minaccia perché si cibano anche del legname delle barche e dei moli, causando notevoli danni.

Fino ad ora non si sapeva di come le Limnorie  riuscissero a distruggere la lignina, il rivestimento molto resistente che avvolge i polimeri dello zucchero che compongono il legno, il team di scienziati ha studiato l’intestino dei crostacei è ha scoperto che «Le emocianine – le stesse proteine ​​che rendono blu  il sangue degli invertebrati  – sono essenziali per la loro capacità di estrarre gli zuccheri dal legno».

La scoperta è un grosso passo avanti per identificazione strumenti più economici e più sostenibili per convertire il legno in combustibile low carbon e quindi in una promettente alternativa ai combustibili fossili. All’università di York ricordano che «Le emocianine sono un gruppo di proteine ​​meglio conosciuto per il loro ruolo nel trasporto di ossigeno negli invertebrati in modo simile all’emoglobina nei mammiferi. Mentre l’emoglobina lega l’ossigeno attraverso la sua associazione con gli atomi di ferro, dando al sangue il suo colore rosso; le emocianine lo fanno con gli atomi di rame che producono un colore blu. L’ossigeno è una sostanza chimica altamente reattiva e la Limnoria ha sfruttato le capacità ossidative delle emocianine per attaccare i legami della lignina che tengono insieme il legno.

La ricerca, che ha coinvolto ricercatori delle università di York, Portsmouth, Cambridge, Sao Paolo e l’University of technology della Malaysia, ha rivelato che «Il trattamento del legno con emocianine consente di raddoppiare la quantità di zucchero rilasciata: la stessa quantità che può essere rilasciata con i pre-trattamenti termochimici costosi e dispendiosi di energia attualmente utilizzati nell’industria».

Simon McQueen-Mason, del Centre for novel agricultural products del Dipartimento di biologia dell’università di York, che ha guidato il team di ricerca, ha sottolineato che «Le Limnorie sono gli unici animali noti per avere un sistema digerente sterile, il che rende più facile studiare il loro metodo di digestione del legno rispetto a quello di altre creature che consumano legno come le termiti, che per digerirlo si affidano a migliaia di microbi intestinali. Abbiamo scoperto che la Limnoria  mastica il legno in pezzi molto piccoli prima di usare le  emocianine per distruggere la struttura della lignina: gli enzimi GH7, lo stesso gruppo di enzimi utilizzati dai funghi per decomporre il legno, sono quindi in grado di penetrare e rilasciare zuccheri».

I biocarburanti sono stati identificati come una delle soluzioni per contrastare i cambiamenti climatici, ma quelli tradizionali (olio di palma, prodotti agricoli…) si sono rivelati a volte di maggior impatto dei carburanti fossili, in particolare per quanto riguarda la biodiversità. Ma, come fanno notare all’università di York. «La biomassa legnosa delle piante è la risorsa di carbonio rinnovabile più abbondante del pianeta e, a differenza delle colture alimentari per produrre biocarburanti, il suo utilizzo non entra in conflitto con la sicurezza alimentare globale».

Un altro autore dello studio, Neil Bruce, anche lui un biologo dell’università di York, è convinto che «A lungo termine questa scoperta può essere utile per ridurre la quantità di energia richiesta per il pre-trattamento del legno per convertirlo in biocarburante. L’effetto di potenziamento della cellulosa dell’emocianina è equivalente a quello dei pre-trattamenti termochimici utilizzati nell’industria per consentire l’idrolisi della biomassa, suggerendo nuove opzioni per la produzione di carburante e prodotti chimici a base biologica».

La principale autrice dello studio, Katrin Besser del Centre for novel agricultural products del Dipartimento di biologia dell’università di York, conclude: «E’ affascinante vedere come la natura si adatta alle sfide e questa scoperta evidenzia ulteriormente che le emocianine sono proteine ​​incredibilmente versatili e multifunzionali».