Ghiacciai e calotte polari, alla scoperta del microbioma

Ambienti unici e paesaggi incantati! Ghiacciai e calotte polari sono stati recentemente riconosciuti come uno dei biomi presenti sulla Terra. Ma quali microrganismi ospitano? E come interagiscono con l’ambiente?

Negli ecosistemi ghiacciati uno dei principali fattori limitanti per lo sviluppo dei processi microbici รจ la presenza di acqua liquida: per lunghi periodi, infatti, durante la stagione di fusione, la neve e il ghiaccio non precludono da grandi quantitร  di acqua interstiziale e di superficie.
Per i sistemi subglaciali, recenti misurazioni batteriche associate ai sedimenti di ghiacciai nell’Artico e in Antartide e al deflusso subglaciale variano tra 0.87 e 7.9 ร— 106 cellule g-1. La quantitร  di microrganismi immagazzinati e trasportati dai ghiacciai e dalle calotte glaciali, quindi, sembra essere tutt’altro che banale.

In linea di principio, uno qualsiasi degli habitat umidi allโ€™interno e/o sui ghiacciai puรฒ ospitare una comunitร  attiva di microrganismi. L’ammontare e le caratteristiche di questi habitat variano sia nel tempo sia nello spazio. La neve bagnata, per esempio, รจ in grado di modificare il proprio aspetto durante la stagione estiva di fusione, passando dal bianco a diverse tonalitร  di verde e rosso, a causa della presenza di alghe.
Allo stesso modo, la superficie del ghiaccio puรฒ essere perfettamente bianca, oppure caratterizzata da impuritร  organiche e inorganiche, che ne scuriscono anche lโ€™aspetto (figura 1).

Figura 1 Le diverse sfumature di colori e gli habitat del bioma glaciale (npj Biofilms and Microbiomes, 2017).

Qualsiasi impuritร  fornisce nutrienti per la crescita di alghe e batteri eterotrofi. I fori di fusione sulla superficie del ghiaccio (sacche di crioconite), con dimensioni da millimetri (mm) a decine di centimetri (cm), sono oasi ricche di vita microbica e crioconite, una formazione polverosa combinazione di piccole particelle di roccia, fuliggine e batteri.

Come sono distribuiti i microrganismi?

Nel bioma glaciale i processi biologici sono dominati quasi esclusivamente da comunitร  di microrganismi. I cianobatteri governano la produzione di carbonio in sistemi acquatico/sedimentari, come i fori di crioconite, mentre gli ordini Zygnematales (alghe verdi, Divisione Charophyta) e Chlamydomonadales (alghe verdi, Divisione Chlorophyta) caratterizzano rispettivamente le superfici ghiacciate e le dinamiche allโ€™interno della neve.

Nelle pozze di fusione, invece, si sviluppano sottili tappeti di alghe che seccano a fine stagione per poi rivivere lโ€™anno seguente: sono abitate da protozoi e da piccoli invertebrati, come nematodi e rotiferi. Il principale produttore primario in questi fori รจ il cianobatterio filamentoso Phormidesmis priestleyi, conosciuto nelle aree artica, alpina e antartica, e dotato di adattamenti che contribuiscono allo sviluppo dei granuli di crioconite. La sua proprietร  fondamentale รจ la capacitร  di rilasciare composti sotto forma di sostanze polimeriche extracellulari (proteine, lipidi, polisaccaridi e altri metaboliti secondari), utili sotto diversi aspetti per la sopravvivenza nelle difficili condizioni di questi ambienti (possono agire, per esempio, come crioprotettori per le membrane cellulari).

Importanti anche i batteri eterotrofi, comuni nei vari habitat sopra glaciali dove, grazie alla decomposizione della materia organica, svolgono un ruolo chiave nel ciclo dei nutrienti . Alpha e Beta-Proteobacteria, Bacteroidetes e Actinobacteria caratterizzano le comunitร  eterotrofe sulla superficie del ghiaccio, anche se esistono evidenti differenze secondo la scala spaziale e in base a fattori locali.

In campioni di neve e ghiaccio sono stati rilevati anche gli archรจobatteri, sebbene la diversitร  sia solitamente molto limitata, cosรฌ come gli studi disponibili o il numero di siti in cui sono rinvenuti. Quando gli Archaea sono presenti, quelli ammonio-ossidanti,ย diย solito, sono il gruppo dominante sulla superficie dei ghiacciai.

Quanto ai funghi? Le ricerche in questi ecosistemi sono rare e per lo piรน ristrette alle muffe, che attaccano le piante dormienti sotto il manto nevoso. Solo recentemente, il phylum Chytridiomycota (Regno Fungi) รจ stato descritto come abbondante in ambienti alpini e artici, dove si ritiene che giochi una parte importante nel rilascio di nutrienti attraverso la sua attivitร  saprofitica o parassitica.

In chiusura, ma non di minore importanza, i processi chemolitotropici a conduzione microbica associati al ciclo del ferro, dello zolfo e alle trasformazioni del carbonio negli ecosistemi subglaciali. Queste reazioni forniscono la base per trasformazioni chimiche a livello dellโ€™interfaccia rocciosa sotto il ghiaccio, le quali, a loro volta, sostengono un meccanismo importante per l’erogazione di nutrienti agli ecosistemi a valle.

Angela Chimienti

Fonte:

Crediti immagini:

  • Figura 1: Alexandre M. Anesio, Stefanie Lutz, Nathan A. M. Chrismas and Liane G. Benning, The microbiome of glaciers and ice sheets, npj Biofilms and Microbiomes (2017) 3:10; doi:10.1038/s41522-017-0019-0 [Open Access], Creative Commons Attribution 4.0 International License.
  • Immagine in evidenza: Foto di Free-Photos da Pixabay 

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