Funghi VS inquinamento: il ruolo degli ascomiceti nella bonifica degli IPA 

Gli idrocarburi aromatici policiclici (IPA), sono un ampio gruppo di composti organici, inquinanti ambientali molto diffusi. Presenti nei rifiuti industriali e nella combustione di combustibili fossili, solo per citare un paio di esempi, rappresentano un pericolo per l'uomo. Questi composti presentano rischi significativi per la salute a causa delle loro proprietà cancerogene, teratogene e mutagene, ma rimuoverli dai siti contaminati è difficile. Le tecniche di bonifica tradizionali, come il dragaggio e il trattamento chimico, sono costose e rischiano di danneggiare ulteriormente gli ecosistemi (1).

Il micorisanamento, che utilizza i funghi per scomporre gli inquinanti in prodotti intermedi a minore impatto ambientale, offre un'alternativa sostenibile e a basso costo per la degradazione degli IPA. Le ricerche passate si sono concentrate su funghi basidiomiceti (come le carie del legno), rivelatisi però inaffidabili nelle applicazioni su larga scala. Un nuovo studio ha lavorato su un approccio alternativo: sfruttare i funghi ascomiceti (quelli che producano spore) presenti in natura nei sedimenti contaminati da creosoto, una sostanza cancerogena che può essere presente in diversi contesti, tra cui le canne fumarie, i prodotti di consumo e l'endodonzia (1).

Il problema degli IPA: persistenti e difficili da rimuovere

Gli IPA rappresentano una classe di oltre 100 composti chimici, chimicamente stabili e idrofobici. Ciò vuol dire che si legano al suolo e ai sedimenti, limitando la biodisponibilità e rendendo inefficiente la degradazione batterica. Alcune specie batteriche sono in grado di degradare gli IPA, ma richiedono un assorbimento cellulare diretto, inefficiente per gli IPA ad alto peso molecolare. I funghi, invece, secernono enzimi extracellulari che possono ossidare e degradare gli IPA senza per forza passare dall'assorbimento cellulare (1). I ricercatori sono convinti che siano proprio i funghi ascomiceti, provenienti direttamente dagli ambienti contaminati, i funghi più adatti per la degradazione degli IPA.

Il punto di svolta: identificazione e stimolazione dei funghi ascomiceti

Fase 1: isolare i ceppi fungini autoctoni

Per trovare funghi adatti alla degradazione degli IPA, i ricercatori hanno raccolto campioni di suolo e radici da sedimenti contaminati da creosoto nel fiume Elizabeth, in Virginia (US). Sono stati identificati 132 gruppi fungini, la maggior parte dei quali appartenente al phylum Ascomycota, i funghi ascomiceti (1).

Ma come ha fatto il team di ricerca a determinare quali funghi sono in grado di scomporre gli IPA?

Screening degli enzimi chiave: I funghi osservati sono stati testati per la produzione di laccasi e manganese perossidasi (MnP), enzimi noti per ossidare e degradare gli IPA (1).

Test di degradazione degli IPA: I funghi sono stati poi incubati con alcuni componenti IPA come fluorantene, fenantrene, pirene e benzo(a)pirene. I ricercatori hanno quindi misurato l'efficienza di degradazione per identificare i ceppi fungini più promettenti (1).

Convalida dell'identità genetica: Utilizzando la GoTaq® Green Master Mix di Promega, i ricercatori hanno amplificato il DNA ribosomiale ITS1-5.8-ITS2 per confermare i ceppi fungini più efficaci nella degradazione IPA (1).

Lavorare su funghi che già prosperano in ambienti contaminati ha eliminato per i ricercatori la necessità di un inoculo esterno, favorendo un processo tanto efficiente quanto sostenibile.

Fase 2: Accelerare la degradazione IPA con i composti organici

Identificare i funghi in grado di degradare gli IPA era solo il primo passo. La domanda successiva è stata: possono i funghi selezionati modificare l'ambiente esistente per aumentare l'attività enzimatica, secondo un processo chiamato biostimolazione (1)?

Per capirlo, hanno introdotto nelle colture fungine dei composti organici progettati per imitare le fonti naturali di nutrimento e promuovere quindi la produzione di enzimi. Ecco l'elenco:

• Piume di pollo (a base di cheratina): favoriscono la produzione di enzimi attraverso l'apporto di azoto (1).
• Semi di grano (a base di amido):forniscono carbonio per stimolare il metabolismo fungino (1).
• Segatura di acero (a base di lignina): stimola la produzione di enzimi che degradano la lignina (1).
• Cavallette (a base di chitina): innescano l'aumento dell'enzima laccasi (1).

Tra tutti i composti, le cavallette hanno avuto l'effetto più significativo, aumentando la produzione di laccasi del 18,9% nei gruppi fungini di Paraphaeosphaeria (1) e agendo anche su altre specie (Septoriella e Trichoderma).

La biostimolazione arricchita da chitina sembra quindi in grado di fornire un approccio scalabile e a basso costo per migliorare la degradazione degli IPA da parte dei funghi in ambienti contaminati.

Fase 3: misurare la degradazione IPA

Infine, per verificare se i funghi bio-stimolati potessero abbattere gli IPA in modo più efficace, i ricercatori hanno misurato i tassi di rimozione degli IPA prima e dopo l'esposizione ai composti(1).

Un fungo ascomiceto in particolare, la septoria, è riuscita ad aumentare la degradazione di fluorantene del 44%, di pirene del 54,2% e di benzo(a)pirene del 48,7%. Il lavoro dei ricercatori ha acceso una luce sul ruolo della chitina come innesco metabolico.

Conclusioni

Biorisanamento fungino più efficace: questo studio evidenzia il potenziale degli ascomiceti nativi, molto più efficaci degli altri funghi nella degradazione degli IPA.

La biostimolazione aumenta l'attività enzimatica: l'uso di additivi naturali, come le cavallette, per aumentare la regolazione degli enzimi fungini potrebbe offrire una soluzione scalabile e a basso costo.

Applicazioni ambientali più ampie: se replicabili su ampia scala, questi risultati potrebbero essere estesi ad altri contaminanti ed ecosistemi, facendo progredire ulteriormente le strategie di risanamento ambientale basate sui funghi e riducendo la dipendenza dai trattamenti chimici.

Spostando l'attenzione dai funghi basidiomiceti ai funghi ascomiceti, e sfruttando le strategie di biostimolazione, i ricercatori hanno identificato un nuovo approccio promettente per la bonifica degli IPA. Saranno i funghi la chiave per un ripristino ambientale sostenibile?

Fonti

1. Crittenden, J., Raudabaugh, D., & Gunsch, C. K. (2025). Isolation, characterization, and mycostimulation of fungi for the degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons at a superfund site. Biodegradation, 36(1). https://doi.org/10.1007/s10532-024-10106-0

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