Il Microbioma degli Abissi Marini Rivela 502 Milioni di Geni Inediti e Apre Nuove Frontiere Biotecnologiche

Il fondale oceanico profondo copre più della metà della superficie terrestre e rimane una delle sue frontiere meno esplorate. Nonostante le condizioni estreme — pressioni schiaccianti, temperature prossime allo zero e oscurità totale — la vita microbica prospera in abbondanza straordinaria. Comprendere quali geni portino questi organismi, e quali funzioni svolgano, potrebbe sbloccare strumenti trasformativi per la medicina, la biotecnologia e la biologia di base.

Ricercatori di BGI Research e istituzioni partner hanno condotto il più grande studio integrato di genomica microbica delle profondità marine mai realizzato. Hanno raccolto 2.138 campioni in diversi ambienti degli abissi marini e costruito un catalogo genico non ridondante di 502 milioni di voci. Utilizzando la predizione della struttura proteica basata sull'intelligenza artificiale, hanno generato 2,4 milioni di strutture proteiche previste, collegando poi le varianti genetiche sia alle caratteristiche strutturali sia alle potenziali applicazioni biotecnologiche.

Uno dei risultati principali riguarda la tensione tra diversità genetica e conservazione strutturale. Sebbene i genomi microbici degli abissi marini abbiano mostrato una variazione di sequenza senza precedenti — in particolare nelle proteine che gestiscono la replicazione, la ricombinazione e la riparazione del DNA — le forme tridimensionali di queste proteine erano in gran parte conservate. Ciò suggerisce che l'evoluzione intervenga ampiamente sulla sequenza pur mantenendo l'architettura funzionale, un pattern con ampie implicazioni per l'ingegneria delle proteine.

Un risultato particolarmente rilevante è stato la scoperta di un enzima elicasi strutturalmente divergente. Questa proteina, che svolge i filamenti di DNA, ha mostrato caratteristiche strutturali insolite che conferiscono vantaggi nel controllo della velocità del sequenziamento nanopore — una tecnologia di sequenziamento del DNA di nuova generazione con enormi applicazioni cliniche e di ricerca.

Lo studio getta inoltre le basi per l'estrazione sistematica di enzimi nuovi e strumenti molecolari dai genomi degli abissi marini. Le dichiarazioni sui conflitti di interesse segnalano diverse domande di brevetto depositate dagli autori, a indicare un forte interesse commerciale. Tra le limitazioni si segnalano: la dipendenza dal solo abstract per questa sintesi, che limita una valutazione metodologica completa, e la difficoltà intrinseca di campionare in modo rappresentativo gli ambienti delle profondità marine.