Girolamo CastaldoDATA ULTIMO AGGIORNAMENTO: 24 Novembre 2023
Microbi in falde acquifere profonde trovano un modo di produrre “ossigeno oscuro” anche in assenza di luce
Quando parliamo di forme di vita sulla Terra, generalmente ci riferiamo a quelle che vivono in superficie.
Ma nel terreno e nelle rocce sotto i nostri piedi esiste una vasta biosfera, composta di organismi che rappresentano la maggior parte della massa microbica sul pianeta e la cui diversità potrebbe essere superiore a quella delle forme di vita in superficie.
I ricercatori solitamente assumono che tali organismi poco conosciuti vivano in regni sotterranei praticamente privi di ossigeno, per cui si tratterebbe di microbi primitivi con un metabolismo estremamente lento e che si cibano di residui di nutrienti.
È stato quindi accolto con grande sorpresa il recente studio di un gruppo di ricercatori canadesi, che presenta prove convincenti della produzione di grandi quantità di ossigeno, anche in assenza di luce, da parte di microbi sotterranei.
Un affollato ecosistema sotterraneo
Come riporta Saugat Bolakhe su Quanta Magazine, l’ecologo microbico Emil Ruff dell’Università di Calgary e il suo team iniziano il loro progetto di ricerca nel 2015, analizzando le falde acquifere della provincia dell’Alberta, Canada.
La prima sorpresa non tarda ad arrivare: osservazioni al microscopio rivelano, infatti, che le acque più profonde contengono un maggior numero di cellule microbiche di quelle superficiali, più vicine ai nutrienti prodotti dalla fotosintesi di piante e alghe.
I ricercatori, quindi, passano a determinare la tipologia di microbi presenti nei campioni e scoprono che si tratta principalmente di Archaea, semplici microbi unicellulari, che producono metano.
Di conseguenza, vengono ritrovati anche numerosi batteri che si cibano di metano, ma qui si presenta la seconda sorpresa: per digerire il metano, molti di questi batteri hanno bisogno di ossigeno, notoriamente scarso nelle falde acquifere più profonde.
Ossigeno nelle profondità della terra
Ma niente paura: analisi chimiche successive trovano anche grandi quantità di ossigeno sciolto in un campione d’acqua a 200 metri di profondità.
Ruff pensa subito che si tratti di un errore, magari dovuto a contaminazione del campione, ma l’esame di ulteriori campioni esclude questa possibilità.
Si procede, quindi, alla spettrometria di massa, una tecnica per misurare la massa di un atomo: la leggerezza degli atomi di ossigeno rivela che la loro origine è biologica, piuttosto che geologica.
E qui vengono in soccorso gli studi sui batteri effettuati negli anni 2000 dal prof. Marc Strous, dirigente del laboratorio dove lavora Ruff.
Dismutazione e “ossigeno oscuro”
Strous aveva notato che un tipo di batteri, che si nutre di metano ed è spesso presente in sedimenti lacustri o nella parte solida di acque reflue, era in grado di creare autonomamente l’ossigeno necessario per la digestione del metano.
Il processo, chiamato dismutazione, consiste nell’usare degli enzimi per dividere nelle sue parti costituenti il nitrato, un composto di azoto e ossigeno.
Fino ad oggi si pensava che si trattasse di un processo piuttosto raro in natura, ma studi recenti hanno dimostrato che non è così; anzi, una parte dell’ossigeno prodotto può finire per essere rilasciato nell’ambiente circostante, a beneficio di altri organismi che ne hanno bisogno.
E questa potrebbe essere proprio la soluzione del mistero: grazie a quello che viene definito “dark oxygen” (cioè, ossigeno oscuro), intere comunità di microbi riuscirebbero a prosperare in acque sotterranee e persino nel terreno circostante.
Le conseguenze della scoperta, sulla Terra e altrove
Questa rivoluzionaria scoperta non cambia solo la nostra comprensione del passato, presente e futuro della vita sotto la superficie terrestre, ma ha importanti ripercussioni anche per la ricerca di vita extraterrestre.
Ad esempio, il suolo di Marte contiene composti di perclorato, da cui alcuni batteri terrestri sarebbero in grado di ricavare ossigeno tramite la dismutazione.
E tale processo potrebbe essere in atto anche sulla luna di Giove Europa, che presenta un profondo oceano ghiacciato, e sulla luna di Saturno Encelado, che mostra sbuffi di vapore acqueo provenienti da un oceano sotterraneo.
Insomma, le profondità della terra, sul nostro pianeta o altrove nel sistema solare, non sono mai state così vicine.
(Originariamente pubblicato su Storie Semplici)