Termini chiave
- alotolleranza: L’adattamento di un organismo vivente a condizioni di alta salinità (sale disciolto).
- zwitterionico: Pertinente ad una molecola neutra che contiene sia carica positiva che negativa.
- osmoprotettore: Qualsiasi osmolita che aiuta un organismo a sopravvivere allo stress osmotico
Gli alofili sono estremofili che prosperano in ambienti con concentrazioni molto elevate di sale. Infatti, il nome stesso “alofilo” deriva dalla parola greca per “amante del sale”. “Sebbene esistano alcuni batteri ed eucarioti alofili, la più grande classificazione di alofili è nel dominio degli Archaea.
Gli alofili possono essere trovati ovunque ci sia una concentrazione di sale almeno cinque volte superiore a quella dell’oceano. Sono classificati come alofili leggeri, moderati o estremi in base al grado di alotolleranza. Gli alofili prosperano in luoghi come il Grande Lago Salato, il Lago Owens in California, gli stagni di evaporazione e il Mar Morto – luoghi che forniscono un ambiente inospitale alla maggior parte delle forme di vita.
L’alta salinità rappresenta un ambiente estremo a cui relativamente pochi organismi sono stati in grado di adattarsi e occupare. La maggior parte degli organismi alofili affrontano le alte concentrazioni di sale spendendo energia per escludere il sale dal loro citoplasma per evitare l’aggregazione delle proteine, o “salting out”. “Gli organismi “normali” si disidraterebbero in queste condizioni, perdendo acqua per osmosi dal citoplasma. Gli alofili impediscono questa perdita di acqua aumentando l’osmolarità interna della cellula. Un modo in cui gli archei alofili possono aumentare la loro osmolarità interna è l’accumulo di composti organici – chiamati osmoprotettori – nel loro citoplasma. Questi soluti compatibili possono essere accumulati dall’ambiente o sintetizzati. I soluti compatibili più comuni sono neutri o zwitterionici, e includono aminoacidi, zuccheri, polioli, betaine ed ectoine, così come i derivati di alcuni di questi composti.
Un adattamento più radicale per prevenire la perdita di acqua impiega l’afflusso selettivo di ioni potassio (K+) nel citoplasma. Negli archaea, questo adattamento è limitato alla famiglia estremamente alofila Haloarchaea (spesso conosciuta come Halobacteriaceae). Per utilizzare questo metodo, l’intero macchinario intracellulare – compresi gli enzimi, le proteine strutturali e gli aminoacidi carichi che permettono di trattenere le molecole d’acqua sulle loro superfici – deve essere adattato agli alti livelli di sale. Nell’adattamento ai soluti compatibili, poco o nessun adattamento è richiesto alle macromolecole intracellulari – infatti, i soluti compatibili spesso agiscono come protettori dallo stress generale oltre che come osmoprotettori.
Gli Haloarchaea, estremamente alofili, richiedono almeno una concentrazione di sale di 2 M e si trovano solitamente in soluzioni sature (circa 36% di sali p/v). Sono gli abitanti principali dei laghi salati, dei mari interni e degli stagni di evaporazione dell’acqua di mare. Il colore rosso delle saline profonde è dovuto ai carotenoidi (pigmento organico) di questi archei. Questi archei richiedono il sale per la crescita e muoiono se sono esposti ad un ambiente meno salato.