Batteri misteriosi scoperti nella crosta terrestre

I batteri del phylum Firmicutes contano famiglie di microrganismi molto comuni, e che giocano un ruolo importante nella fermentazione del vino e della birra. Ma tra queste ci sono anche alcune famiglie di batteri definibili estremofili; non è stata quindi una sorpresa trovare dei batteri Firmicutes all'interno della crosta terrestre, a oltre 200 metri sotto il fondale marino.
Quello che ha sorpreso i ricercatori, tuttavia, è l'apparente (e non ancora quantificabile) capacità di questi batteri di modificare l'ecosistema marino in modo sensibile. Sapere a quale famiglia appartengano i batteri non ci dice necessariamente quale sia la loro esatta funzione.
La scoperta di questi nuovi batteri è stata possibile grazie al CORK (Circulation Obviation Retrofit Kit): è un impianto di trivellazione in grado di prelevare campioni di fluidi dal sottosuolo, sfruttato dai ricercatori della University of Southern California per estrarre esemplari di microrganismi dalla crosta terrestre sotto allo Stretto di Juan de Fuca.
Il CORK è penetrato attraverso lo strato superficiale del fondale marino, composto principalmente da sedimenti, e ha raggiunto la costra terrestre di roccia ricca di ferro, ad una profondità di 280 metri. Anche se è stato progettato prevalentemente per estrarre campioni di acqua dalle falde acquifere oceaniche, i ricercatori hanno posizionato delle "esche" (pietre ad alto contenuto di ferro) per attrarre i microrganismi che sopravvivono nella crosta terrestre, e riportarli in superficie per ulteriori studi.
"I microrganismi che stiamo scoprendo in queste rocce sono unici. Ci sono pochi posti sulla Terra in cui sipossono trovare, e a questo punto non abbiamo un'idea chiara di cosa possano fare" spiega Beth Orcutt, a capo del progetto.
Gli esseri viventi scoperti in passato a queste profondità condividono molte caratteristiche con gli estremofili: sono infatti in grado di resistere ad pressioni, temperature e livelli di acidità eccezionali. Ma il ruolo che giocano nell'ecosistema marino è tutt'altro che chiaro.
I ricercatori californiani volevano studiare questi batteri per tentare di comprenderne il ruolo più o meno vitale all'interno del ciclo chimico che ha luogo tra la crosta terrestre e l'acqua dell'oceano. Questi microrganismi, infatti, sopravvivono in vaste sacche d'acqua calda separate dalla massa oceanica, ma vengono spesso "sparati" nell'oceano tramite sorgenti idrotermali. Con loro vengono immesse in mare quantità enormi di sostanze chimiche, alcune delle quali cruciali affinchè la vita marina possa sopravvivere.
"Lo scambio tra acqua e roccia non è una reazione del tutto abiotica. Pensiamo che i batteri possano influenzare questo processo" spiega Orcutt. "Questi microbi potrebbero estrarre il ferro dalle rocce; a quel punto il ferro può essere immesso nell'oceano attraverso il fondale marino. C'è un'intera gamma di reazioni che potrebbero verificarsi".
Il CORK ha perforato la crosta terrestre cercando di disturbare il meno possibile il delicato ecosistema sconosciuto dei batteri Firmicutes. Il CORK consente infatti di separare l'ambiente di perforazione da quello esterno tramite una serie di sigilli che non permettono all'acqua di mare di penetrare nel foro di entrata.
Il team ha immesso nel foro di perforazione delle rocce ricche di ferro, allo scopo di attrarre i batteri e poterli studiare una volta riportati in superficie. E' stato tuttavia necessario aspettare quattro anni prima di poter prelevare le rocce, per poter raggiungere un grado di stabilità dei campioni che potesse simulare efficacemente l'ecosistema naturale in cui questi batteri sopravvivono.
I primi batteri ad aggredire la roccia sono stati quelli che si nutrono di ferro e sopravvivono in presenza di ossigeno. Ma col passare del tempo i campioni sono tornati alla loro situazione naturale (si sono scaldati e hanno perso ossigeno), e questi microrganismi sono lentamente scomparsi dalla roccia per far posto ad altri Firmicutes, principalmente coinvolti nel rilascio di fosforo e zolfo.
I microrganismi coinvolti nel rilascio del ferro, come anche i successivi "coloni" dei campioni di roccia, potrebbero svolgere un ruolo fondamentale all'interno del ciclo marino dei nutrienti. Sappiamo ancora troppo poco sulle popolazioni di microrganismi all'interno della crosta terrestre, ma questi batteri hanno le carte in regola per essere un ingranaggio fondamentale nel sistema-Terra.
Mystery Microbes Discovered Beneath Seafloor