Anche i microrganismi riescono a produrre metaboliti che si pensavano esclusivi dei vegetali. Ancora sconosciuto il meccanismo di regolazione
Non tutte le specie fungine endofite che abitano i tessuti vegetali sono dannose per le piante. Alcune di esse non generano malattia, anzi, stabiliscono associazioni mutualistiche con le piante ospiti. Fino a poco tempo fa, queste entità microbiche sono state generalmente trascurate come componente degli ecosistemi. Attualmente, invece, sono considerate come un tesoro di biodiversità inesplorato.
I meccanismi fisiologici. Le indagini sul potenziale biosintetico degli endofiti hanno acquisito slancio a causa della continua scoperta di ceppi in grado di sintetizzare composti tipicamente vegetali, una proprietà che può riflettere un ruolo funzionale adattativo. La natura intrinseca delle interazioni tra endofiti, piante ospiti e parassiti, che sono mediate da tali composti, è uno argomento aperto a future scoperte. La spiegazione di tali connessioni può non solo aumentare la comprensione dell'evoluzione dei meccanismi di difesa complessi nelle piante e nei loro organismi associati, ma anche aiutare a sfruttare quest'ultima per una produzione costante di alcuni composti importanti da utilizzare nelle biotecnologie.
I metaboliti secondari sono necessari per lo svolgimento di molteplici funzioni fisiologiche, molte delle quali comuni alle piante e ai microrganismi. È lecito supporre che composti uguali o simili possono essere prodotti da entità ecologicamente associate. Pertanto, sfruttare la diversità botanica per la scoperta di nuovi farmaci ha portato al ritrovamento di ceppi microbici in grado di sintetizzare composti bioattivi precedentemente considerati come prodotti tipici vegetali.
Negli ultimi 25 anni, si è capito che tutte le piante sono abitate da microrganismi endofiti, insieme a continue ricerche che associano questi microrganismi alla produzione di metaboliti vegetali. Gli scienziati sono oggi più inclini a considerare questi composti come un importante fattore che influenza la creazione e l'evoluzione delle relazioni mutualistiche.
Le scoperte italiane. Una recente pubblicazione offre una panoramica estremamente ricca sulla produzione di metaboliti secondari, sia nelle piante che nei funghi endofiti. L'attenzione degli autori si è particolarmente focalizzata sui prodotti che vengono sintetizzati in una sola o in un ristretto numero di specie vegetali, con poche eccezioni. Pertanto, i composti che rappresentano i prodotti metabolici di una vasta gamma di organismi, come i carboidrati, i composti alifatici, gli amminoacidi, i peptidi, le basi azotate non sono stati oggetto di indagine.
I dati evidenziano un numero sempre crescente di prodotti bioattivi di origine vegetale che si ritrovano anche come metaboliti secondari di ceppi fungini endofiti. Pertanto, è abbastanza facile prevedere che se ne possano ritrovare molti altri, con una evidente occasione di opportunità applicative. A titolo di esempio, la produzione di colchatetralene, un analogo strutturale della colchicina usato in farmaceutica, si è tradizionalmente basata sull'estrazione da semi di Gloriosa superba. È stato scoperto che anche un ceppo di funghi endofiti, Aspergillus sp., è capace di fornire questo composto, spianando la strada a un nuovo metodo, molto meno complesso di quello utilizzato, per l'ottenimento della sostanza a scopi medici.
Nuove applicazioni tecnologiche. Tuttavia, non c'è dubbio che in futuro il settore di ricerca più interessante riguardi l'investigazione delle basi genetiche della produzione di metaboliti bioattivi da questi organismi strettamente correlati ma filogeneticamente distanti. L'ipotesi principale è che queste interazioni possono portare a trasferimenti genici orizzontali o ricombinazioni genetiche, dalla pianta alla sua controparte endofitica e/o viceversa, dando origine a ceppi specializzati in grado di accumulare alcuni metaboliti nei tessuti ospitanti, ciò spiegherebbe anche perché si stabilisce un rapporto mutualistico. Il fatto che la maggior parte di questi composti sia stata originariamente estratta da piante ha generato un preconcetto in qualche modo fuorviante, cioè che sia il microrganismo endofita ad acquisire la capacità di produrre una data molecola dalla pianta. Un'ipotesi più complessa potrebbe essere che la sintesi di metaboliti bioattivi nei funghi è a sua volta influenzata da altri microrganismi associati.
Lo scenario scientifico è in evoluzione e c'è sicuramente spazio per ulteriori progressi nella delucidazione delle basi genetiche e biochimiche della sintesi di composti bioattivi, e su una più accurata riflessione sulle interazioni tra le piante, i loro endofiti associati e gli altri microrganismi coinvolti. Le nuove acquisizioni in questi campi saranno fondamentali al fine di sfruttare i ceppi microbici per una produzione su larga scala di farmaci di origine vegetale nei processi fermentativi controllati.
