Grazie a un batterio, c’è natura morta in una mortale grotta rumena

Grazie a un batterio, c’è natura morta in una mortale grotta rumena

Probabilmente tutto ciò che entra in questa grotta morirà. Un gufo giace a terra, più avanti c’è anche un pipistrello, entrambi soffocati. I vapori vulcanici penetrano nella grotta attraverso le crepe del pavimento, con tutte le loro conseguenze. Nulla sopravvive in fondo alla grotta di zolfo nella montagna Puturosu in Romania – soprannome montagna puzzolente. La vita si ritira anche appena fuori dalla grotta: le piante iniziano solo a crescere più fuori.

Le condizioni sono estreme a causa dei fumi vulcanici. Il gas solforoso si precipita sulla parete rocciosa, rendendola eccezionalmente acida: il suo pH è 1. È acido come l’acido dello stomaco umano, fatto per abbattere tutto ciò che vi entra. La maggior parte degli esseri viventi non può più resistere a un pH di 5, ma qui è diecimila volte più acido. Con una tuta protettiva puoi entrare, ma non per troppo tempo: altrimenti i tuoi stivali si dissolveranno.

La luce del sole o l’acqua corrente faciliterebbero l’instaurarsi della vita nella grotta, ma anche questa è carente. Poiché non c’è luce solare, non c’è fonte di energia da cui possano crescere batteri o piante. E non vi entrano idrocarburi come gli zuccheri, dai quali gli organismi possono ottenere energia.

Un ricercatore preleva campioni dalla grotta.
Foto Jean-Francois Flot/Serban A. Sarbu

roba da moccio

Ma nel 2015, i ricercatori hanno fatto una scoperta inaspettata. Una fascia orizzontale larga circa cinque centimetri attraversa la parete della grotta, dove tutti i tipi di microrganismi sembrano essere in una sostanza mocciosa. Insieme formano un piccolo ecosistema. Un gruppo internazionale di scienziati sta studiando questo: come può esistere l’ecosistema lì? E, zoomando ulteriormente, dov’è il limite della vita?

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La vita nella grotta sulfurea è proprio sulla parete dove i gas vulcanici entrano in contatto con l’aria “normale”. Il gas vulcanico è più pesante, quindi affonda sul fondo, c’è aria ricca di ossigeno nella parte superiore della grotta. È facile vedere dove si trova la fascia praticabile, che si trova al confine tra gas vulcanico e aria: il fondo della grotta è di un giallo velenoso per lo zolfo precipitato.

L’ecosistema può esistere proprio all’interfaccia perché utilizza il metano dai gas vulcanici sottostanti e l’ossigeno dall’aria sopra, si scopre. È grazie a uno speciale batterio che è al centro del minuscolo ecosistema, ha scritto la scorsa settimana un gruppo internazionale di scienziati. Microbiologia naturale.

Il batterio è speciale per molte ragioni. Se non altro perché è un cosiddetto micobatterio. Molti micobatteri sono agenti patogeni – i più noti sono i batteri della tubercolosi e i batteri della lebbra – che non crescono senza un ospite. “Ma questo ragazzo vive libero”, afferma Wilbert Bitter, professore di microbiologia molecolare e medica all’UMC Amsterdam e alla VU University. “Si sapeva che i micobatteri prosperano nell’ambiente, ma averne uno che si trova in modo così dominante in una grotta, è speciale”.

Pochi batteri hanno imparato questo

Wilbert Amer insegnante

Inoltre, il batterio delle caverne sembra essere abbastanza strettamente correlato al batterio della tubercolosi. Bitter studia molti micobatteri e in particolare la tubercolosi. “Di conseguenza, questo batterio ci dice di più sul batterio della tubercolosi”.

Ma ciò che è ancora più speciale è che questo micobatterio è “metanotrofio”: può decomporre il gas metano, utilizzando l’ossigeno per farlo. Il batterio può vivere dell’energia rilasciata. “Non è così facile”, dice Bitter. “Ci sono pochissimi batteri che hanno imparato questo.”

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L’ipotesi che il batterio viva così è venuta da Rob van Spanning, che stava cercando la fonte di energia dell’ecosistema. È ricercatore in biologia cellulare molecolare presso la Free University di Amsterdam e primo autore dello studio. “Conoscevo già le diverse proteine ​​coinvolte nella degradazione, dal metano all’anidride carbonica”, dice. “Così ho subito pensato, sicuramente questo batterio non può fare anche quello?”

Singoli passaggi del processo

La scomposizione del metano in anidride carbonica in natura è graduale e ogni passaggio richiede una proteina diversa. Ad ogni reazione si aggiunge un atomo di ossigeno o si perde idrogeno. Una proteina è responsabile della reazione del metano (CH4) al metanolo (CH4O); un altro quello del metanolo a formaldeide (CH2O); un terzo è coinvolto nella produzione del formiato (CHO2); un quarto l’ultimo stadio di reazione, in CO2.

Alcuni noti micobatteri possono eseguire singoli passaggi in questo processo. Ma il micobatterio della grotta di zolfo produce tutte e quattro le proteine, secondo l’analisi del DNA. Mai prima d’ora è stato trovato un micobatterio in grado di farlo. I ricercatori propongono un nome logico: Mycobacterium methanotrophicum.

“Pensiamo ai batteri come alla base della piramide alimentare”, afferma Spanning. “Quando questi microrganismi muoiono, il contenuto viene rilasciato per altri membri della comunità. In cima alla piramide alimentare c’è sempre un predatore: probabilmente è un fungo nella grotta. Il batterio probabilmente beneficia anche di altri batteri, che producono nutrienti azotati.

“La grotta mostra che i microrganismi hanno trovato molte soluzioni diverse per vivere in tali ambienti”, afferma Mike Jetten, professore di microbiologia ecologica alla Radboud University di Nijmegen e non associato alla ricerca. Un “bellissimo studio molecolare”, afferma Jetten, che fornisce informazioni più approfondite: “La grotta è quasi completamente chiusa al mondo esterno. Tali sistemi sono buoni analoghi per comprendere la vita sulla Terra antica o forse su altri pianeti.

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