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Le antiche grotte di lava delle Hawaii pullulano di batteri insoliti

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I batteri sono tra i più piccoli organismi viventi conosciuti sulla Terra e possono essere trovati praticamente ovunque, anche nelle condizioni fredde, simili a quelle di Marte, delle grotte di lava. Sull’isola delle Hawai’i, gli scienziati hanno recentemente trovato un meraviglioso assortimento di batteri sconosciuti che prosperano in grotte geotermiche, tubi di lava e prese d’aria vulcaniche.

Le strutture sotterranee analizzate si sono formate tra 65 e 800 anni fa e ricevono poca o nessuna luce solare. Possono anche ospitare minerali e gas tossici. Eppure le stuoie microbiche sono una caratteristica comune delle grotte laviche hawaiane.

Campioni di questi tappetini, prelevati tra il 2006 e il 2009 e poi di nuovo tra il 2017 e il 2019, rivelano forme di vita ancora più uniche del previsto. Quando i ricercatori hanno sequenziato 70 campioni per un singolo gene dell’RNA, comunemente usato per identificare la diversità e l’abbondanza microbica , non sono riusciti a far corrispondere alcun risultato a generi o specie noti, almeno non con elevata confidenza.

Questo suggerisce che le grotte e le fumarole sono ecosistemi diversi poco esplorati“, scrivono gli autori dello studio.

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I batteri, dopo le piante, rappresentano la maggior parte della biomassa del nostro pianeta e quasi tutta la biomassa nel sottosuolo profondo della Terra. Tuttavia, poiché questi organismi sono così piccoli e vivono in ambienti così estremi, gli scienziati storicamente li hanno trascurati.

Negli ultimi anni, i batteri sotterranei hanno ricevuto maggiore interesse perché esistono in ambienti molto simili a quelli che si trovano su Marte. Stime recenti suggeriscono che il 99,999 per cento di tutte le specie batteriche rimangono sconosciute , portando alcuni a chiamarle “materia oscura” .

La nuova ricerca delle Hawai’i sottolinea quanto siano oscure queste forme di vita.

La diversità tra i siti è risultata piuttosto variabile. I tubi di lava più vecchi, quelli tra i 500 e gli 800 anni, ospitano popolazioni batteriche più diversificate rispetto ai siti geotermicamente attivi o che hanno meno di 400 anni.

Mentre ii siti più vecchi presentano una maggiore diversificazione, i siti campione più giovani e più attivi hanno evidenziato, invece, interazioni microbiche più complesse, probabilmente a causa della minore diversità. I batteri potrebbero dover lavorare insieme per sopravvivere meglio.

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I ricercatori sospettano che ci voglia un po’ di tempo prima che i batteri colonizzino i basalti vulcanici e, poiché l’ambiente che li circonda cambia, cambia anche la struttura della loro comunità. Nelle grotte più recenti, ad esempio, sono più diffusi Proteobacteria e Actinobacteria.

Questo porta a chiedersi se gli ambienti estremi aiutano a creare comunità batteriche più interattive, con microrganismi più dipendenti l’uno dall’altro?” si chiede la microbiologa Rebecca Prescott dell’Università delle Hawaii a Mānoa. “E se sì, cosa c’è negli ambienti estremi che favorisce questa situazione?

Nelle grotte di lava più giovani, i microbi tendono ad essere imparentati in modo più distante. Ciò suggerisce che la concorrenza è una forza più forte negli ambienti più difficili, che riduce le possibilità che specie strettamente imparentate vivano fianco a fianco.

materia oscura microbica 2Una formazione di stalattiti in una grotta hawaiana con colonie microbiche bianche. (Kenneth Ingham)

Diverse classi di batteri, come Chloroflexi e Acidobacteria, soino state trovate in quasi tutti i siti, indipendentemente dall’età. Questi batteri sembrano essere attori chiave nelle loro comunità. Gli autori le chiamano specie “hub” poiché riuniscono altri batteri.

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È possibile che i batteri Chloroflexi possano fornire fonti di carbonio nell’ecosistema sfruttando l’energia luminosa in condizioni relativamente buie ma, per ora, questa è solo una speculazione. Poiché nello studio è stato sequenziato solo un singolo gene, Prescott e i suoi colleghi non possono dire quale sia il ruolo di un particolare batterio nella comunità sotterranea.

Nel complesso, questo studio aiuta a illustrare quanto sia importante studiare i batteri in co-cultura, piuttosto che coltivarli da soli (come isolati)“, afferma Prescott. “Nel mondo naturale, i batteri non crescono isolati. Invece, crescono, vivono e interagiscono con molti altri microrganismi in un mare di segnali chimici. Questo può quindi alterare la loro espressione genica, influenzando il loro ruolo nella comunità“.

Lo studio è stato pubblicato su Frontiers in Microbiology.

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