Risposta fisiologica di microalghe marine alla limitazione da zolfo.

Lo zolfo è uno dei macronutrienti essenziali per gli organismi fitoplanctonici, poiché è alla base di molte delle molecole che li costituiscono. Proprio per tale ragione, la “Sulfate Facilitation Hypothesis” (SHF) ipotizza che l’incremento dello zolfo sottoforma di solfato in oceano abbia avuto un ruolo importante nella radiazione fitoplanctonica. Sulla base di ciò, sono state selezionate tre microalghe comparse in diversi momenti della storia evolutiva, quali Tetraselmis suecica, Dunaliella salina e Phaeodactylum tricornutum, e sono state acclimatate in presenza e carenza di solfato. Il tasso massimo di crescita è maggiore a concentrazioni di solfato tipiche degli oceani attuali (condizione di controllo, CTR) rispetto al tasso mostrato a concentrazioni basse di solfato (condizione di limitazione, LS). L’analisi degli elementi e del contenuto in macromolecole per cellula mostra differenze specie specifiche nell’acclimatazione di fotosintesi e metabolismo. Ad esempio, Phaeodactylum tricornutum acclimatata a basso solfato mostra una maggiore quota cellulare di C, N e S, accompagnato però da un notevole aumento della biomassa e da un rapporto C/S alterato rispetto al controllo, mentre in Dunaliella salina C ed N aumentano mentre S diminuisce. In tutte e tre le specie, a basse concentrazioni di solfato, si osserva un incremento delle proteine; i rapporti carboidrati/proteine, lipidi/carboidrati e lipidi/proteine invece variano in maniera diversa tra le diverse specie, suggerendo un diverso processo di rimodellamento del metabolismo in risposta alla carenza di solfato. L’analisi del contenuto cellulare di clorofille e il confronto di estratti proteici totali mediante SDS-PAGE mostrano una differenza relativa nell’intensità di bande riconducibili a Rubisco e LHC tipica di ogni specie, permettendo di ipotizzare che anche l’acclimatazione della fotosintesi si basi su diverse strategie nelle tre specie in analisi. L’efficienza fotosintetica, per le tre specie, non sembra essere invece particolarmente influenzata dalla disponibilità di solfato. In conclusione, per quanto la radiazione fitoplanctonica sia il risultato della pressione evolutiva di più fattori, biotici e abiotici, i dati qui descritti confermano l’ipotesi SHF da cui prende le mosse il lavoro sperimentale e la microalga Phaeodaactylum tricornutum che si è evoluta solo successivamente alle alghe verdi studiate e cioè quando la concentrazione di solfato in mare si è notevolmente alzata, è l’alga che maggiormente deve rimodellare il pool degli elementi e delle macromolecole per fronteggiare una limitazione di zolfo e che mostra le differenze più marcate nella crescita in presenza di una bassa disponibilità di solfato.