Il DNA racconta la salute degli ecosistemi

Quando pensiamo alla biodiversità, la mente solitamente va alle foreste, alle barriere coralline o alle specie animali a rischio. Tutto questo mentre è molto meno evidente la componente microbica che si trova nel suolo, nell'acqua, nei sedimenti e intorno alle radici delle piante.

Batteri, funghi e altri organismi contribuiscono al funzionamento degli ecosistemi, in un equilibrio che le attività umane possono modificare profondamente. Urbanizzazione, attività industriali e contaminazione alterano gli habitat e le comunità biologiche che li abitano. Alla necessità di limitare nuovi impatti si affianca quindi quella di recuperare gli ambienti già degradati e misurarne la risposta.

Oltre la contaminazione

La bonifica di un sito contaminato ha innanzitutto l'obiettivo di gestire la contaminazione e i rischi associati nel rispetto del quadro normativo. Osservare l'ambiente anche dal punto di vista biologico permette però di capire come l'ecosistema stia rispondendo al percorso di recupero.

Alle indispensabili analisi chimiche possono così affiancarsi indicatori biologici. Ai tradizionali rilievi sul campo si aggiungono oggi metodi basati sul DNA, capaci di rilevare organismi difficili da osservare direttamente e analizzare comunità molto complesse.

Ogni campione ambientale contiene una grande quantità di informazioni biologiche. Da suolo e acqua è possibile estrarre il DNA delle comunità microbiche. Le sequenze ottenute vengono elaborate con strumenti bioinformatici e confrontate con database di riferimento, permettendo di identificare quali gruppi di microrganismi siano presenti e confrontare comunità provenienti da luoghi o momenti differenti.

Con il DNA metabarcoding l'analisi può estendersi a intere comunità biologiche. Nel biorisanamento tecniche molecolari mirate permettono inoltre di individuare geni associati a funzioni metaboliche coinvolte nella trasformazione di determinati contaminanti. C'è poi l'environmental DNA, o eDNA, costituito dalle tracce biologiche rilasciate dagli organismi nell'ambiente. Analizzando acqua, suolo o sedimenti è possibile cercare tracce di piante, funghi e gruppi animali.

Dalla ricerca alla rigenerazione

Seguire nel tempo le comunità biologiche amplia la prospettiva: non soltanto quanto contaminante è rimasto, ma quali organismi persistono o ritornano e quali funzioni ecologiche possono essere recuperate. In questa direzione si muovono anche le Nature-based Solutions, che valorizzano i processi naturali come alternativa o complemento agli interventi più invasivi.

È dalla necessità di trasferire queste conoscenze dalla ricerca alle applicazioni sul campo che nasce nel 2019 M3R – Monitoring and Management of Microbial Resources, dall'esperienza del gruppo di microbiologia ambientale dell'Università di Milano-Bicocca. Ricercatori, docenti e professionisti del settore ambientale hanno dato vita a una realtà che mette microbiologia e biologia molecolare al servizio del risanamento ambientale.

L'approccio di M3R parte dall'analisi, ma non si esaurisce nel dato di laboratorio. I risultati ottenuti attraverso sequenziamento e analisi biomolecolari vengono letti nel contesto delle caratteristiche chimiche, fisiche e idrogeologiche del sito, trasformandoli in informazioni utili alla consulenza tecnico-scientifica. L'obiettivo è accompagnare le diverse fasi dell'intervento: dalla caratterizzazione iniziale alla scelta e progettazione delle soluzioni, fino al monitoraggio della loro efficacia nel tempo.

Un'impostazione sviluppata innanzitutto nel biorisanamento, dove conoscere le comunità microbiche e il loro potenziale metabolico può aiutare a comprendere quali processi naturali siano già presenti in un sito e come possano essere valorizzati. L'analisi biomolecolare diventa, dunque, uno strumento per affiancare le informazioni tradizionalmente utilizzate nella gestione degli interventi e costruire una conoscenza più articolata dell'ambiente.

Oggi M3R applica la stessa logica anche allo studio più ampio della biodiversità attraverso l'eDNA: il dato biologico non viene considerato come un'informazione isolata, ma integrato con gli altri parametri disponibili per leggere lo stato e l'evoluzione dell'ecosistema. Una prospettiva che consente di spostare progressivamente l'attenzione dalla “semplice” riduzione della contaminazione alla capacità di osservare anche il percorso di recupero ambientale.

Per ulteriori informazioni è possibile consultare il portale di M3R.