Alghe Mare – Beauty Horizons 6/2023

CINZIA CORINALDESI¹ FRANCESCA MARCELLINI²
1. Professore di Ecologia, Università Politecnica delle Marche | Italia
2. Ricercatore di Ecologia, Università Politecnica delle Marche | Italia

LE MICROALGHE MARINE: UNA GRANDE RISORSA DI MOLECOLE BIOATTIVE

Gli oceani ospitano un’enorme biodiversità, con oltre 250.000 specie descritte e molte altre ancora da scoprire (1). L’esplorazione degli oceani negli ultimi cinquant’anni ha permesso la scoperta non solo di nuove specie ma anche di un’ampia gamma di molecole bioattive prodotte da questi organismi (2,3). Finora sono stati identificati più di 25.000 nuovi composti da organismi marini potenzialmente utili per la salute umana, per le loro proprietà nutraceutiche, cosmeceutiche e cosmetiche (4). Tra questi organismi, le microalghe hanno un grande potenziale come produttori di carotenoidi, vitamine, aminoacidi, acidi grassi polinsaturi, minerali, fibre e molecole con funzioni speciali (5, 6).

Nei nostri oceani vivono 200.000-800.000 specie di microalghe, delle quali solo circa 30.000 sono state descritte (7). Sebbene siano organismi unicellulari, queste microalghe hanno un ruolo essenziale per la vita del nostro Pianeta, producendo circa la metà dell’ossigeno e supportando la rete alimentare fino al pescato che troviamo sulle nostre tavole.

Le microalghe marine che tipicamente crescono negli strati più superficiali degli oceani, dove possono sfruttare la luce solare, possono colonizzare anche habitat con condizioni ambientali estreme, come le oasi termali caratterizzate dalle alte temperature, ambienti iper-salini come il Mar Morto (Figura 1) e ambienti freddissimi come i ghiacci polari. La capacità delle microalghe di resistere a queste condizioni estreme deriva dalle molecole di difesa e protettive che loro stesse sintetizzano e che gli conferiscono quelli che potrebbero essere definiti dei “poteri speciali”.

IMPARARE DALLE NATURA E DALLE MICROALGHE A PROTEGGERSI DAL SOLE

Molte microalghe marine possono sopportare temperature superiori a 40°C, un’esposizione elevata a raggi ultravioletti di tipo A e B (quelli più dannosi per la pelle) e una salinità dieci volte più elevata di quella tipica degli oceani. Per poter tollerare le condizioni estreme di temperatura dovute all’irraggiamento solare e per proteggersi dal danneggiamento dovuto alle radiazioni UV le alghe marine sono in grado di produrre sostanze foto-protettive estremamente efficaci. Tra queste, alcuni aminoacidi tipo micosporine, polisaccaridi, polifenoli, carotenoidi, sporopollenina e pigmenti come la scitonemina (8). Inoltre, in alcune specie, per evitare il raggrinzimento dovuto all’elevata salinità e temperatura le microalghe producono acidi grassi (e.g., glicerolo, acidi γ-linolenico, arachidonico ed eicosapentaenoico) e altre sostanze antiossidanti utili per riparare la pelle dai danni dell’invecchiamento (9). Se queste molecole prodotte dall’evoluzione naturale hanno permesso alle alghe di adattarsi anche agli ambienti più ostili per la vita, è possibile carpire questi segreti per proteggerci dal sole in modo naturale ed eco-compatibile. Alcuni progetti scientifici in corso mirano proprio allo sviluppo di prodotti solari con ingredienti estratti da microalghe e cianobatteri (batteri simili alle microalghe in quanto fotosintetici). Già oggi esistono sul mercato linee cosmetiche e creme protettive che contengono estratti di microalghe come Chlorella e Dunaliella e cianobatteri come la Spirulina.

La consapevolezza dei rischi dell’esposizione alle radiazioni UV negli ultimi decenni ha portato ad un aumento globale della produzione e del consumo di prodotti solari protettivi e cosmetici. Allo stesso tempo, una serie crescente di studi ha messo in evidenza il forte impatto delle creme solari e in particolare di numerosi filtri chimici sugli ecosistemi marini, con effetti letali su coralli tropicali (10) e su molti organismi del Mediterraneo (11). Le microalghe e le loro sostanze bioattive hanno il potenziale di risolvere questo problema fornendo ingredienti protettivi per la nostra pelle contro l’azione dannosa dei raggi UV ma anche di essere pienamente eco-compatibili essendo prodotti dagli stessi organismi marini.

LE MICROALGHE: UNA RISORSA NATURALE SOSTENIBILE PER LO SVILUPPO DI PRODOTTI SOLARI

Rispetto alle macroalghe (e.g., alghe rosse, verdi e brune visibili ad occhio nudo anche lungo le nostre coste), sfruttate da tempo nel campo cosmetico e in altre applicazioni, le microalghe hanno in generale il vantaggio di essere più facilmente coltivabili anche in laboratorio (utilizzando bioreattori) ad un costo relativamente più basso. Inoltre, in virtù della loro piccola taglia, le microalghe crescono velocemente, permettendo di produrre in breve tempo alte biomasse senza dover intaccare le microalghe che crescono naturalmente in mare. Questi organismi sono inoltre molto efficienti nell’ assorbire CO₂, contribuendo alla mitigazione dei cambiamenti climatici.

Dobbiamo tuttavia fare molta attenzione a come i prodotti solari a base di microalghe vengono sviluppati poiché, molti di quelli presenti in commercio, contengono anche altri ingredienti di origine sintetica e non eco-compatibili. La semplice presenza di un estratto microalgale in un prodotto cosmetico o solare non fornisce alcuna garanzia di naturalità o di eco-compatibilità. Pertanto, è indispensabile effettuare appositi test per valutare se il prodotto nel suo complesso sia realmente sicuro per la vita marina oltre che sicuro ed efficace per la protezione della nostra pelle.

Secondo una nuova ricerca del World Economic Forum, il settore dei prodotti per la cura della casa e della persona potrebbe generare fino a 62 miliardi di dollari di valore aziendale annuo entro il 2030 se la Natura verrà messa al centro delle sue attività. Le soluzioni basate sulla Natura possono contribuire fino al 37% alle riduzioni delle emissioni necessarie entro il 2030 per mantenere l’aumento della temperatura globale al di sotto dei 2°C. Ispirarsi alle soluzioni della Natura, carpirne i segreti perfezionati in milioni di anni di evoluzione biologica e applicarli per la protezione della nostra pelle senza causare danni agli ecosistemi marini sono processi innovativi e coerenti con la transizione ecologica che pervade anche il mondo della cosmesi. Si tratta di un’occasione unica per le aziende cosmetiche anche per contribuire agli obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite (12).

Riferimenti Bibliografici

1. WoRMS Editorial Board (2023). World Register of Marine Species. https://www.marinespecies.org/
2. Rocha, J., Peixe, L., Gomes, N. C., & Calado, R. (2011). Cnidarians as a source of new marine bioactive compounds—An overview of the last decade and future steps for bioprospecting. Marine drugs, 9(10), 1860-1886.3. https://www.mdpi.com/1660-3397/9/10/1860
3. Fonseca, S., Amaral, M. N., Reis, C. P., & Custódio, L. (2023). Marine Natural Products as Innovative Cosmetic Ingredients. Marine Drugs, 21(3), 170. https://www.mdpi.com/1660-3397/21/3/170
4. Chinnathambi, A., Salmen, S. H., Al-Garadi, M. A., Wainwright, M., & Alharbi, S. A. (2023). Marine Actinomycetes: An Endless Source of Potentially Therapeutic Novel Secondary Metabolites and Other Bioactive Compounds. Journal of King Saud University-Science, 102931. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1018364723003932
5. Eze, C. N., Onyejiaka, C. K., Ihim, S. A., Ayoka, T. O., Aduba, C. C., Nwaiwu, O., & Onyeaka, H. (2023). Bioactive compounds by microalgae and potentials for the management of some human disease conditions. AIMS microbiology, 9(1), 55. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9988413/
6. Bule, M. H., Ahmed, I., Maqbool, F., Bilal, M., & Iqbal, H. M. (2018). Microalgae as a source of high-value bioactive compounds. Front. Biosci, 10(2), 197-216. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28930527/
7. Hopes, A., & Mock, T. (2015). Evolution of microalgae and their adaptations in different marine ecosystems. eLS, 1-9. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0023744
8. Galasso, C., Corinaldesi, C., & Sansone, C. (2017). Carotenoids from marine organisms: Biological functions and industrial applications. Antioxidants, 6(4), 96. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29168774/
9. Ren, Y., Sun, H., Deng, J., Huang, J., & Chen, F. (2021). Carotenoid production from microalgae: biosynthesis, salinity responses and novel biotechnologies. Marine Drugs, 19(12), 713. https://www.mdpi.com/1660-3397/19/12/713
10. Danovaro, R., Bongiorni, L., Corinaldesi, C., Giovannelli, D., Damiani, E., Astolfi, P., … & Pusceddu, A. (2008). Sunscreens cause coral bleaching by promoting viral infections. Environmental health perspectives, 116(4), 441-447. https://ehp.niehs.nih.gov/doi/10.1289/ehp.10966
11. Corinaldesi, C., Damiani, E., Marcellini, F., Falugi, C., Tiano, L., Brugè, F., & Danovaro, R. (2017). Sunscreen products impair the early developmental stages of the sea urchin Paracentrotus lividus. Scientific reports, 7(1), 7815. https://www.nature.com/articles/s41598-017-08013-x
12. Sustainable Development Goals, SDGs. https://sdgs.un.org/goals

Biografia

Cinzia Corinaldesi è professore di Biologia Marina presso l’Università Politecnica delle Marche e insegna Applied Marine Ecology al Master internazionale di Marine Biology (IMBRSea). Conduce ricerche riguardanti gli impatti dell’Uomo e dei prodotti per la cura personale sulla biodiversità e sul funzionamento degli ecosistemi marini. Nel 2020, è stata collocata tra i top experts mondiali in “Oceans and Seas” (Expertscape). Ha prodotto oltre 100 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali tra cui Nature, Nature Communications, PNAS, Nature Ecology and Evolution, Science Advances e Nature Communication Biology.

Francesca Marcellini ha conseguito la Laurea Magistrale in Biologia Marina e il Dottorato di Ricerca in Biologia ed Ecologia Marina nel 2016 presso l’Università Politecnica delle Marche, occupandosi dello studio dell’impatto di personal-care products, inclusi i prodotti solari, sugli ecosistemi marini. Ha partecipato a numerosi congressi e progetti di ricerca nazionali ed internazionali e pubblicato diversi articoli scientifici su riviste internazionali.

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