persistenti e difficilmente
degradabili in condizioni
naturali. Sono però noti
alcuni microorganismi (batteri
decloranti) in grado di utilizzare
questi composti tossici come
accettori finali di elettroni in una
nuova forma di respirazione
anaerobica in cui, in presenza
di un donatore esterno di
elettroni (H
2
o composti organici
fermentabili), i solventi clorurati
sono degradati in modo
sequenziale fino all’innocuo
composto non clorurato etilene
(PCE
A
TCE
A
cis-DCE
A
VC
A
Etilene): questo processo
biodegradativo è noto come
Declorazione Riduttiva (RD)
(Figura 1).
I microrganismi riconosciuti
dalla letteratura scientifica e
dalle linee guida dell’EPA come
responsabili dei fenomeni di
declorazione riduttiva biologica,
sono classificabili in:
- batteri parzialmente
decloranti in grado di ridurre
il PCE o il TCE fino al cis-
DCE: Desulfitobacterium,
Dehalobacter, Desulfuromonas,
Sulfurospirillum, Geobacter;
- batteri decloranti in grado
di completare il processo
degradativo fino a etilene:
l’unico microrganismo noto è
Dehalococcoides mccartyi.
Il monitoraggio biomolecolare
consente di tracciare la
presenza di microrganismi
coinvolti in tali processi:
l’aspetto rilevante di
tale approccio riguarda
l’identificazione, la
quantificazione e la stima
dell’attività metabolica di
biomarker di contaminazione,
ossia di microrganismi e/o
rispettivi enzimi coinvolti nella
degradazione dei composti
tossici, la cui presenza/
concentrazione/attività
sono indicativi del processo
biodegradativo in corso. Date
le specifiche caratteristiche
metaboliche e considerato il
coinvolgimento in processi
biodegradativi così importanti,
il Dehalococcoides è a oggi
considerato il biomarker di
contaminazione da solventi
clorurati; per questo motivo,
la stima della sua presenza
e attività metabolica è un
parametro di fondamentale
importanza ai fini della corretta
valutazione della fattibilità di
un intervento di bonifica. La
presenza del Dehalococcoides
è sempre associata alla
contaminazione da solventi
clorurati e un alto livello di
attività metabolica di tale
microrganismo è associato a un
processo di biodegradazione
in atto, il quale avviene
grazie a enzimi specializzati
(dealogenasi riduttive)
responsabili della riduzione
sequenziale dei composti alto
clorurati a composti a minore
grado di clorurazione.
Tra le dealogenasi note, di
particolare interesse sono la
dealogenasi tceA, coinvolta
nella riduzione del TCE fino a
VC ed etilene, e le dealogenasi
bvcA e vcrA coinvolte nella
degradazione del cis-DCE e
del VC fino ad etilene (Figura
1). Ai fini del biomonitoraggio,
è possibile applicare tecniche
d’indagine biomolecolari che
rientrano in un approccio
coltura-indipendente: questo
consente un’analisi rapida
e specifica a partire da
campioni di acqua e/o suolo
prelevati direttamente dal sito
contaminato oggetto di studio.
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n.11 settembre 2013
Figura 2 - Immagini in microscopia a epiÀuorescenza
di un saggio di ibridazione Fish (in alto) e Card-Fish (in
basso) con sonde Àuorescenti per Dehalococcoides in un
campione di acqua di falda contaminata da solventi clorurati.
Nei due riquadri a destra sono visualizzabili le cellule di
Dehalococcoides, mentre nei riquadri a sinistra è possibile
visualizzare le cellule totali grazie alla colorazione Dapi la
quale consente di de¿nire l’abbondanza del Dehalococcoides
rispetto al totale della biomassa presente nel campione
analizzato. Da notare come l’analisi Fish (in alto a destra)
mette in evidenza cellule con un diverso grado di intensità
di Àuorescenza che corrisponde ad una diversa attività
biodegradativa, mentre con l’analisi Card-Fish (in basso
a destra) tutte le cellule ibridate hanno lo stesso livello di
Àuorescenza
Figura 1 - Biodegradazione di solventi clorurati. Il processo
di declorazione riduttiva avviene grazie alla respirazione
anaerobica di microrganismi decloranti che utilizzano i
composti clorurati come accettori di elettroni in presenza
di H
2
(o di un substrato organico fermentabile) come
donatore esterno di elettroni. Il Dehalococcoides è l’unico
microrganismo in grado di trasformare completamente
i composti tossici ¿no all’innocuo etilene grazie
all’attività di enzimi chiave specializzati (dealogenasi
riduttive). Quest’ultime sono associate a ceppi diversi di
Dehalococcoides e catalizzano la degradazione metabolica di
TCE a VC e co-metabolica ¿no a etilene (dealogenasi tceA)
o la completa dealogenazione di solventi basso-clorurati (cis-
DCE) ad etilene (dealogenasi bvcA e vcrA)
