Il deserto iperarido di Atacama: un habitat microbico transitorio

Uno studio recente, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences dal professor 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.

Un dibattito centrale rimasto irrisolto tra 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”? si domandano gli autori dell’articolo in questione.

Basata su molteplici linee di evidenza, una nuova 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 (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. Il clima è di tipo desertico-oceanico con una forte escursione termica: le 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) la 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. Secondo i dati la superficie è risultata essere dominata da essiccazione e specie resistenti ai raggi UV appartenenti agli Actinobacteria (famiglia Geodermatophilaceae; genere Rubrobacter); mentre gli strati più profondi, con un contenuto di sale più elevato, ospitavano batteri alofili 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 Bacteria piuttosto che dagli Archaeobacteria, coerentemente con una valutazione della distribuzione globale delle abbondanze degli Archaea nei suoli.

Gli esiti mostrano che anche i livelli più bassi di precipitazioni sulla terra possono sostenere incidenze occasionali di attività microbica, sebbene sia la biomassa sia la diversità (microbiche) nell’area di studio diminuiscano con l’aumentare dell’aridità. Questo deserto, dunque, sembra 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.

 

                                                                                                                                                           

                                                                                                                                                             Angela Chimienti

 

 

Fonti (contenuti e immagini):

  • Dirk Schulze-Makuch, Dirk Wagner, Samuel P. Kounaves et al., 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;
  • https://it.wikipedia.org/wiki/Deserto_di_Atacama  Creative Commons Attribution-ShareAlike License
  • http://www.marcopolo.tv/articoli/cile-il-deserto-di-atacama/ (immagine testo)
  • Immagine in evidenza: Salar de Talar nei pressi di San Pedro de Atacama, 4010 metri, Cile. https://it.wikipedia.org/wiki/Deserto_di_Atacama#/media/File:Miscanti_Lagoon_near_San_Pedro_de_Atacama_Chile_Luca_Galuzzi_2006.jpg Luca Galuzzi (Lucag) – Photo taken by (Luca Galuzzi) * http://www.galuzzi.it Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic license.

 

 

 

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