C`è più vita sui ghiacciai: scoperti due metabolismi

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Università degli Studi Milano-Bicocca
Oggi, 11:18
Milano Milano, 10 maggio 2016 - La vita sui ghiacciai è molto più complessa di
quanto non si pensi. Una squadra di studiosi guidata da ricercatori
dell'Università di Milano-Bicocca ha scoperto che sul ghiacciaio dei
Forni in Italia e su quello del Baltoro nel Kashmir i metabolismi
energetici e del carbonio attivi sulle superfici ghiacciate non sono due
ma quattro: respirazione, fotosintesi ossigenica, un altro metabolismo
fotosintetico che non produce ossigeno e, infine, l'ossidazione del
monossido di carbonio.
Per arrivare a questi risultati, i ricercatori del DISAT (Dipartimento di
Scienze dell'Ambiente e del Territorio e di Scienze della Terra
dell'Università di Milano-Bicocca) coordinati da Andrea Franzetti e
Roberto Ambrosini, in collaborazione con alcuni colleghi dell'Università
degli Studi di Milano e dell'Accademia delle Scienze Bavarese, hanno
utilizzato tecniche avanzate di sequenziamento del DNA e tecnologie di
supercalcolo. La scoperta, appena pubblicata sulla rivista ISME
Journal del gruppo Nature (Doi: 10.1038/ismej.2016.72), ha importanti
implicazioni: se la presenza di questi metabolismi alternativi fosse
verificata in tutte o nella maggior parte delle aree ghiacciate del mondo
- che formano complessivamente il 10 per cento delle terre emerse sarebbe necessario ricalcolare il contributo complessivo dei ghiacci a
fenomeni di importanza cruciale come l'effetto serra e il riscaldamento
globale.
Fino ad oggi si pensava che i metabolismi dei batteri sui ghiacciai
fossero due: la fotosintesi ossigenica che, come la fotosintesi
clorofilliana studiata a scuola, vede i microrganismi consumare anidride
carbonica (CO) ed energia solare per produrre ossigeno, e la
respirazione, con la quale utilizzano ossigeno e sostanza organica
producendo CO. Invece, ne sono stati individuati quattro: oltre ai due
precedenti, un diverso metabolismo fotosintetico che non produce
ossigeno, con il quale alcuni tipi di microrganismi usano la sostanza
organica per crescere prendendo energia dalla luce del Sole, e
l'ossidazione del monossido di carbonio (utilizzato dai batteri per
crescere), che in quegli ambienti viene prodotto attraverso la
degradazione della sostanza organica da parte dell'intensa luce solare.
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Gli ecosistemi studiati sono il ghiacciaio dei Forni, in Lombardia, che
negli ultimi decenni si è ritirato visibilmente, e il ghiacciaio del Baltoro,
nel Kashmir, sul versante pakistano, che come molti altri ghiacciai della
zona tende a rimanere più o meno stabile, configurando il fenomeno
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C’è più vita sui ghiacciai: scoperti due
metabolismi alternativi sulle Alpi e nel
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È il primo studio al mondo ad applicare tecniche di sequenziamento
massivo del DNA ai sedimenti sovraglaciali. Con una dozzina di
provette, riempite a 2700 metri di altitudine sul ghiacciaio dei Forni e a
5000 metri sul ghiacciaio del Baltoro, contenenti materiale estratto da
piccole buche nel ghiaccio di origine naturale - le coppette crioconitiche
- oggi è possibile controllare la 'carta d'identità' genetica dell'intero
ecosistema e ricostruire il suo metagenoma, ovvero il DNA di tutto ciò
che vive sulla sua superficie. Un 'data set' enorme, utilizzabile per molti
altri studi: si va da una tabella da un milione e mezzo di righe con
frammenti di Dna, ad un Terabyte di dati ricombinati e interpretati
seguendo metodi scientifici. L'analisi, infatti, avviene mediante moderne
tecniche di sequenziamento e bioinformatica, grazie all'incredibile
potenza di calcolo di server come quelli del Consorzio interuniversitario
Cineca : il loro nome in inglese è Next-generation sequencing:
sequenziamento massivo o parallelo, letteralmente, 'di nuova
generazione'.
L'importanza di questi studi è dovuta anche al fatto che i ghiacciai non
sono mondi a sé, ma influiscono sugli ecosistemi abitati a valle e si
comportano come 'frigoriferi naturali': gli inquinanti, nel ghiaccio,
vengono conservati proprio come in un freezer e in alcuni casi vi si
possono ritrovare ancora oggi tracce di DDT, nonostante in Europa
l'insetticida sia stato bandito da decenni. I batteri che vivono nel
ghiaccio possono influire su vari processi chimici e fisici; la crescita
batterica, inoltre, ha un impatto sensibile sull'annerimento del ghiaccio
che, a sua volta, influisce sulla velocità con cui i ghiacciai fondono,
mentre il bilancio dei metabolismi del carbonio influenza il contributo dei
ghiacciai all'effetto serra.
I dati raccolti permettono di puntare verso altri obiettivi ambiziosi, già
nel mirino dei ricercatori: uno dei più importanti è lo studio del rapporto
fra batteri e inquinanti, mentre un altro riguarda la dispersione
nell'ambiente di microrganismi resistenti agli antibiotici, un problema
emergente dal punto di vista chimico e da quello medico.
«I ghiacciai non sono ambienti privi di vita - spiega Roberto Ambrosini ma ospitano complesse comunità formate soprattutto da batteri. La loro
crescita e i loro metabolismi possono avere un notevole impatto
sull'annerimento, sullo scioglimento del ghiaccio e sul mantenimento di
funzioni ecologiche essenziali per gli ecosistemi a valle».
«Queste comunità batteriche - sostiene Andrea Franzetti - sono ancora
più versatili di quanto ipotizzato sinora. La luce non permette solo la
fissazione dell'anidride carbonica, ma supporta le esigenze energetiche
di altri microrganismi tramite un processo di fotosintesi aerobica
anossigenica. Dove la radiazione solare è intensa, inoltre, è possibile
trovare batteri capaci di completare l'ossidazione del monossido di
carbonio ad anidride carbonica».
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