Notizie recenti dal mondo dei microbi

Che cosa hanno in comune una bibita, un detergente e un bagno galvanico? Contengono tutti acido citrico, un composto organico polifunzionale del quale accennai QUI, usato per aromatizzare, per correggere il pH, per ridurre la durezza delle acque e come coadiuvante nel trattamento dei metalli. Vista la sua importanza industriale, come è possibile ottenere acido citrico in grandi quantità? Grazie ai microrganismi e alle biotecnologie, che consentono di produrre su larga scala questo e altri composti utili. [1]

Nel breve libro che ho dato recentemente alle stampe per i tipi di La Bussola, intitolato Convivenze difficili (link a lato, clikkando sull'immagine della copertina), richiamo alla fine qualche notizia sui nuovi metodi di produzione dell'acido l-ascorbico, noto come vitamina C, di cui dissi qualche notizia a carattere storico QUI.

La vitamina C può essere ottenuta dalle fonti vegetali che la contengono oppure tramite processi che sfruttano batteri opportunamente ingegnerizzati. Il più antico è il processo Reichstein, che parte dal glucosio, trasformato in sorbitolo, sorbosio, acido 2-cheto-l-gulonico e infine nel target desiderato attraverso passaggi con elevate rese, che ne hanno fatto la via più battuta per produrre industrialmente l'acido l-ascorbico, anche se ultimamente sono stati sviluppati nuovi metodi che adottano in modo esclusivo procarioti, lieviti e microalghe. [2]

L'impiego dei microorganismi per la produzione di birra, vino (QUI) e derivati del latte è antico ed ora è stato esteso e perfezionato. Ecco che cosa scriveva in merito un secolo fa Ettore Molinari, nel suo monumentale Trattato di Chimica: [3]

Oggi i batteri si sono evoluti (talvolta con qualche aiutino dell'ingegneria genetica) per degradare anche materiali non esistenti in natura e prodotti dall'uomo con le attività industriali. 

Si parla di biorisanamento per indicare un insieme di tecniche le quali sfruttano l'azione di microorganismi (batteri e funghi) o di piante per decontaminare acque e suoli contaminati da sostanze tossiche, trasformate dal metabolismo microbico in molecole meno dannose o innocue. Tra le sostanze tossiche figurano metalli pesanti, idrocarburi, pesticidi. 

Un recente articolo, comparso su Nature [4], annuncia la scoperta di microbi che trasformerebbero la plastica in paracetamolo attuando una particolare reazione nota ai chimici organici in laboratorio come riarragiamento di Lossen, ma finora sconosciuta in natura. [5] Attraverso di essa è possibile trasformare gli acidi idrossamici o i loro esteri in isocianati e, per idrolisi di questi, nelle corrispondenti ammine.

Il fatto è curioso anche perché molti acidi idrossamici (e derivati) mostrano attività antimicrobica e sono studiati in tal senso, come si può evincere leggendo ad esempio QUI, QUI oppure QUI. A proposito dell'articolo sopra citato, eccone l'abstract:

Apparentemente risolto il problema delle plastiche tradizionali, rimane quello dei PFAS. Una tempesta perfetta; annunciata da decenni, essa rientra bene nell'idea dell'inquinamento mondiale pronosticato da Limits to growth nel 1972. 

Oggi sappiamo che c'è, ne constatiamo continuamente l'estensione, ne conosciamo sempre meglio il peso sulla nostra salute, ma non riusciamo a porvi rimedio in modo efficace. Sul blog della SCI troviamo un recente aggiornamento sulla situazione nazionale in merito a questo problema, che in classe fu oggetto di approfondimento da parte di un mio alunno. [6]

Sembra che anche qui alcuni microbi potranno intervenire in nostro aiuto, già in un futuro non troppo remoto, come possiamo leggere su alcuni articoli riportati sia da agenzie di stampa [7] sia da quotidiani nazionali. [8]

Tuttavia, proprio quel legame C-F che i "batteri mangia PFAS" sembrano in grado di distruggere torna utile all'uomo in un altro versante, quello della lotta alla Tubercolosi. [9] Il legame C-F caratterizza infatti la molecola dei fluorochinoloni, una classe di antibiotici che è stata studiata per sostituire la rifampicina qualora alcuni ceppi del bacillo di Koch abbiano sviluppato per essa una qualche forma di resistenza. [10]

Per concludere la rassegna, rivolgo un ultimo pensiero agli Archea e a chi li studia, come il professor Giovannelli, ordinario di microbiologia all'università di Napoli, che possiamo ascoltare nel seguente video.

RIFERIMENTI:

[1] G. Fornari, M.T. Gando, V. Evangelisti, Microbiologia e chimica delle fermentazioni. Per le Scuole superiori, Ed. Zanichelli.

[2] C. Bremus e collaboratori, al seguente link: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S016816560600040X?via%3Dihub

[3] E. Molinari, Trattato di Chimica generale e applicata all'industria, vol. II, Chimica organica, tomo I.

[4] https://www.nature.com/articles/s41557-025-01845-5

[5] https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-50865-4_85

[6] https://ilblogdellasci.wordpress.com/2025/03/22/allarme-pfas/

[7] https://www.ansa.it/canale_scienza_tecnica/notizie/terra_poli/2019/09/18/trovati-i-batteri-mangia-pfas-ne-eliminano-fino-al-60-_4a883dde-81b7-42c2-8d1c-9d958acba0df.html

[8] https://www.repubblica.it/green-and-blue/2025/06/13/news/scoperti_in_un_suolo_veneto_batteri_mangia-pfas_gli_inquinanti_eterni-424662430/

[9] https://www.nejm.org/doi/pdf/10.1056/NEJMoa2400327

[10] https://ilblogdellasci.wordpress.com/2025/06/12/il-fluoro-che-mi-piace/

La vitamina C

L’acido L-ascorbico (noto comunemente anche come vitamina c) è un composto organico idrosolubile presente in natura, con proprietà antiossidanti. La sua formula bruta è C6H8O6.

La prima prova in cui fu correlata clinicamente e sperimentalmente la relazione carenza alimentare-malattia avvenne nel maggio del 1747 ad opera di un chirurgo della marina reale inglese, il dottor James Lind. Egli prese dodici membri dell’equipaggio affetti da scorbuto e li divise in sei gruppi da due persone ciascuno. Ad ogni gruppo fece assumere, oltre alle normali razioni alimentari, un composto particolare: sidro, acido solforico, aceto, spezie ed erbe, acqua di mare, arance e limoni. I risultati ottenuti permisero di dimostrare che effettivamente quest’ultima aggiunta preveniva l’insorgenza dello scorbuto.  

Il suo “Treatise of the Scurvy“, contenente una famosa rassegna della letteratura sulla malattia, apparve nel 1753, quando era medico praticante a Edimburgo.

👉 Nel 1912, il chimico Casimir Funk (1884-1967) ipotizzò, da studi su malattie carenziali, la presenza di composti che denominò vitamine. Sebbene abbia studiato soprattutto il beri-beri, egli ipotizzò che anche altre malattie (tra cui lo scorbuto) dipendessero da mancanza di specifiche vitamine.

👉 Nel 1921 il composto antiscorbutico venne denominato vitamina C e tra il 1928 e 1933 esso venne isolato e cristallizzato da Joseph L. Svirbely e dallo scienziato ungherese  Albert Szent-Gyorgyi Von Nagyrapolt (1893-1986) e, indipendentemente, da Charles Glen King.

👉 Nel 1934, il chimico britannico Walter Norman Haworth (1883-1950) ed il biochimico polacco naturalizzato svizzero Tadeusz Reichstein (1897-1996), in maniera indipendente, riuscirono a sintetizzare la vitamina C.

👉 Nel 1955 J.J. Burns scoprì che il motivo per cui alcuni mammiferi (tra cui la specie umana) non riescono a produrre autonomamente la vitamina C risiede nella mancanza dell’ultimo enzima della catena metabolica responsabile della sintesi di tale molecola: la L-gulonolattone ossidasi.

La vitamina C è essenziale per la formazione del collagene e per la guarigione delle ferite; la sua mancanza può portare allo scorbuto. Le ghiandole surrenali sono gli organi che ne accumulano in maggiore quantità. Il suo studio portò all'assegnazione dei premi di medicina e chimica nel 1937: il primo ad Albert von Szent-Györgyi che per primo isolò la vitamina, e il secondo a Norman Haworth per la determinazione della sua struttura molecolare.

Szent-Gyorgyi scoprì che i peperoni, coltivati su larga scala intorno a Szeged, dove insegnava, ne avevano una elevata concentrazione e ne estrasse da questi una quantità sufficiente da permetterne l'identificazione. Però il frutto in natura che ne contiene di più è la rosa canina.

Compì inoltre fondamentali studi sulla biochimica della vitamina C, sui processi ossidoriduttivi, sull'azione catalitica dell'acido fumarico e sulla fisiologia del tessuto muscolare.

Agli studi sulla vitamina C si appassionò anche Linus Pauling (1901-1994), nell'ultima parte della sua vita: egli stesso ne assumeva in grande quantità e invitava altri a fare altrettanto. Per questo fu giustamente criticato dalla comunità medica e la sua idea di medicina ortomolecolare fu liquidata come pseudoscienza. Come possiamo leggere anche sulle etichette dei barattoli, l'assunzione di integratori non sostituisce i benefici di una dieta variata e di uno stile di vita sano, neanche se a raccomandare la cosa è uno che ha vinto due volte il premio Nobel e ne ha mancato di un soffio un terzo.

Linus Pauling, chimico americano, nel suo laboratorio