Il deserto iperarido di Atacama: un habitat microbico transitorio

Uno studio recente, pubblicato su “Proceedings of the National Academy of Sciences” da Mirk Schulze-Makuch (Università di Berlino) insieme a colleghi, nell’ambito di una collaborazione internazionale, ha fornito le prove della presenza di batteri e Archea attivi nel suolo del Deserto di Atacama, in Cile, uno dei luoghi più aridi della terra.

Una questione centrale rimasta irrisolta per gli studiosi, infatti, riguarda proprio i microrganismi “recuperati” dagli ambienti più aridi della Terra: “questi microbi prosperano in condizioni così estreme o sono solo tracce morte o vestigia morenti di cellule vitali depositate casualmente dai processi atmosferici”? Basato su molteplici linee di evidenza, un nuovo studio di ricerca mostra che comunità microbiche indigene sono presenti e temporaneamente attive anche nei suoli iperaridi del deserto di Atacama (Cile). A seguito di eventi di precipitazione estremamente rari nelle zone più aride di questo deserto (dove le precipitazioni si verificano spesso solo una volta ogni dieci anni), gli scienziati sono stati in grado di rilevare incidenze episodiche di attività biologica.

Il deserto di Atacama (figura 1) viene studiato ormai da molti anni: situato in America meridionale  (dal Perù meridionale al Cile settentrionale, tra la parte sud della regione di Arica e Parinacota e la parte nord della regione di Atacama), si estende lungo l’area costiera nord-occidentale del Cile. Si tratta di uno dei luoghi più secchi del pianeta, con precipitazioni annue comprese tra da 0,6 mm nella regione di Arica a 2,1 mm nella regione di Iquique. La scarsità delle piogge è dovuta da un lato alla corrente di Humboldt, che raffredda l’aria facendo condensare le nuvole già sull’oceano, e dall’altro alla presenza a est della catena delle Ande, che intercetta l’umidità proveniente dal bacino amazzonico, creando un perenne campo di alta pressione. È caratterizzato da un clima desertico-oceanico e da una forte escursione termica, le cui temperature oscillano tra i 5 °C notturni ed i 40 °C diurni.

 

Figura 1: zona denominata “a doppia ombra della pioggia”, la parte più arida del deserto di Atacama considerata alla stregua del paesaggio di Marte.

Lo studio

Schulze-Makuch e il team di colleghi hanno caratterizzato e analizzato campioni di suolo del deserto di Atacama dopo un eccezionale evento di pioggia, verificatosi nel 2015.
Quattro le linee di evidenza principali, secondo gli studiosi, per la presenza di una comunità microbica, a volte metabolicamente attiva, in uno dei luoghi più aridi della terra: (1) una caratterizzazione fisico-chimica dell’abitabilità del suolo dopo un evento eccezionale di pioggia, (2) l’identificazione di biomolecole indicative di cellule potenzialmente attive [ad esempio presenza di ATP, acidi grassi fosfolipidi (PLFA), metaboliti ed attività enzimatica], (3) le misure dei tassi di replicazione in situ di genomi di batteri non coltivati ricostruiti da campioni selezionati e (4) i patterns di comunità microbiche specifici per i parametri e le profondità del suolo.

I risultati

Secondo quanto emerso dalla ricerca sembrerebbe che le popolazioni microbiche abbiano subito una selezione e un adattamento in risposta al loro specifico microambiente del suolo e in particolare al grado di aridità: la loro composizione, infatti, si modifica al variare della distanza dei siti di campionamento rispetto al mare e in relazione alla profondità del terreno.

Il microbioma del suolo del deserto di Atacama si è evoluto come risultato delle condizioni ambientali prevalenti. Mentre la superficie del suolo è risultata essere dominata da essiccazione e specie resistenti ai raggi UV appartenenti agli Actinobacteria (famiglia Geodermatophilaceae; genere Rubrobacter), negli strati più profondi, con un contenuto di sale più elevato, erano presenti, invece, batteri alofili facenti parte della classe Betaproteobacteria (famiglia Comamonadaceae) o del phylum Firmicutes (famiglie Bacillaceae e Alicyclobacillaceae) e Archaea alofili (classe Halobacteria). In particolare, i microbiomi associati ai suoli iperaridi erano dominati dai batteri piuttosto che dagli Archaeobacteria, coerentemente con una valutazione della distribuzione globale delle abbondanze degli Archaea nei suoli.

Sebbene sia la biomassa microbica sia la diversità nel deserto di Atacama diminuiscano con l’aumentare dell’aridità, lo studio mostra che anche i livelli più bassi di precipitazioni sulla terra possono sostenere incidenze occasionali di attività microbica. Complessivamente, i risultati evidenziano come anche il deserto iperarido di Atacama sia in grado fornire un ambiente abitabile per i microrganismi, consentendo loro di diventare metabolicamente attivi a seguito di un aumento episodico di umidità: una volta che l’umidità diminuisce, lo stesso accade all’attività del microbiota.

Le scoperte ampliano la gamma di ambienti iperaridi temporaneamente abitabili per forme di vita terrestre e presentano implicazioni interessanti anche per quanto riguarda la prospettiva di vita su altri pianeti, come Marte, passato da un precedente ambiente umido all’estrema iperaridità attuale.

 

                                                                                                                                                             Angela Chimienti

 

 

Fonti (contenuti e immagini):

  • Dirk Schulze-Makuch, Dirk Wagner, Samuel P. Kounaves, Kai Mangelsdorf, Kevin G. Devine, Jean-Pierre de Vera, Philippe Schmitt-Kopplin, Hans-Peter Grossart, Victor Parro, Martin Kaupenjohann, Albert Galy, Beate Schneider, Alessandro Airo, Jan Frösler, Alfonso F. Davila, Felix L. Arens, Luis Cáceres, Francisco Solís Cornejo, Daniel Carrizo, Lewis Dartnell, Jocelyne DiRuggiero, Markus Flury, Lars Ganzert, Mark O. Gessner, Peter Grathwohl, Lisa Guan, Jacob Heinz, Matthias Hess, Frank Keppler, Deborah Maus, Christopher P. McKay, Rainer U. Meckenstock, Wren Montgomery, Elizabeth A. Oberlin, Alexander J. Probst, Johan S. Sáenz, Tobias Sattler, Janosch Schirmack, Mark A. Sephton, Michael Schloter, Jenny Uhl, Bernardita Valenzuela, Gisle Vestergaard, Lars Wörmer and Pedro Zamorano, Transitory microbial habitat in the hyperarid Atacama Desert, PNAS March 13, 2018. 115 (11) 2670-2675; published ahead of print February 26, 2018. https://doi.org/10.1073/pnas.1714341115;
  • http://www.lescienze.it/news/2018/02/27/news/deserto_atacama_terreno_iperarido_microbi-3881744/
  • https://it.wikipedia.org/wiki/Deserto_di_Atacama
  • http://www.marcopolo.tv/articoli/cile-il-deserto-di-atacama/ (immagine testo)
  • http://turistipercaso.it/deserto-di-atacama/image/26219/deserto-di-atacama-s-pedro-de-atacama-regione-di-a.html ( immagine in evidenza)

 

 

 

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