Effects of polyunsaturated fatty acid metabolism on the eco-physiology of marine planktonic diatoms

Le diatomee, organismi unicellulari fotosintetici, costituiscono il principale gruppo di microalghe del fitoplancton marino e svolgono un ruolo principale nel ciclo globale della fissazione del carbonio. Considerate da sempre una buona ed innocua fonte di cibo per i microscopici erbivori (come ad esempio, i copepodi) che costituiscono lo zooplancton, le diatomee a partire dalla fine degli anni 90 sono state oggetto di numerosi studi peri la capacità  di sintetizzare composti antimitotici, come alcune aldeidi polinsature e altri derivati di ossidazione enzimatica di acidi grassi poliinsaturi, che bloccano l'embriogenesi ed inducono teratogenesi nei copepodi. Durante la tesi dottorale ਠstato sviluppato un semplice approccio analitico per lo studio di questi composti. La metodologia, che utilizza tecniche di spettrometria di massa/massa, (LC-MS/MS e GC-MS/MS), ha consentito la caratterizzazione di un ampio numero di molecole, genericamente chiamate ossilipine, termine che identifica un'eterogenea famiglia di prodotti derivati dall'ossidazione di acidi grassi ad opera di pathway ossigenasici. La tecnica permette di risalire alle attività  enzimatiche coinvolte nel processo biosintetico e, quando ਠstata applicata a diverse specie dei generi Thalassiosira, Chaetoceros, Skeletonema e Pseudo-nitzschia, ha messo in evidenza che la sintesi di queste molecole nelle diatomee ਠspecie-specifica. Inoltre, le variazioni dei profili ossilipinici all'interno di una stessa specie sono state anche utilizzate con successo come marker tassonomici per l'identificazione di clade criptici o pseudo-criptici. La valutazione delle proprietà  ecologiche delle ossilipine ha dimostrato che esiste una chiara correlazione tra l'ossidazione enzimatica degli acidi grassi e l'effetto teratogenico causato nei copepodi dall'ingestione di diatomee. In particolare, i risultati suggeriscono che l'impatto negativo di queste microalghe sulla riproduzione dei copepodi ਠassociabile alla sintesi di specie chimiche instabili e reattive, come gli idroperossidi, che promuovono la formazione di radicali, per esempio i ROS, che sono in grado di aggredire il DNA, determinando, in tal modo, gli effetti teratogenici e apoptotici riportati in letteratura. La tossicità  delle diatomee sui copepodi non ਠquindi dovuta ad una singola classe di molecole, come si ਠcreduto fino ad oggi, ma piuttosto alla produzione di una complessa miscela di molecole di cui, probabilmente, solo una parte ਠstata identificata. L'effetto delle ossilipine sullo zooplancton ਠcomunque uno dei possibili ruoli biologici che queste molecole sembrano assolvere. In effetti, in analogia con quanto accade in altri organismi, come ad esempio piante ed animali, queste molecole sembrano avere pi๠di una funzione. In condizioni fisiologiche, la loro sintesi varia durante le fasi del ciclo di crescita delle diatomee in maniera dipendente dalla densità  di popolazione. In particolare, gli studi condotti durante questo dottorato di ricerca hanno dimostrato che la concentrazione massima di tali metaboliti coincide con le fasi terminali della curva di crescita, suggerendo perciಠche tali composti possano svolgere un ruolo di segnale chimico di fine bloom.