Natura

I microrganismi che producono ossigeno al buio

Nelle profondità degli oceani ci sono microrganismi in grado di produrre ossigeno anche senza l'aiuto della luce solare.

Uno dei motivi principali per cui sulla Terra esiste la vita come la conosciamo è la presenza di ossigeno nell'atmosfera. A sua volta questo elemento è presente in grandi quantità – il 21% dell'atmosfera terrestre è composta di ossigeno – grazie a tutti quegli organismi (batteri, alghe, piante) che lo producono tramite fotosintesi.

Ecco come si fa. La fotosintesi, per funzionare, ha bisogno della luce solare: ma se non c'è luce, non c'è ossigeno, come si fa? Le risposte sono in uno studio pubblicato su Science che racconta di uno straordinario gruppo di archeobatteri che vive sul fondo dell'oceano: seppure immersi nel buio più completo, questi microrganismi riescono a produrre ossigeno.

L'esperimento che ha svelato i "poteri" di questi microrganismi è avvenuto in un contesto di laboratorio, ma è stato ispirato da una serie di scoperte sul campo. Il Nitrosopumilus maritimus (la specie studiata) è infatti noto per il suo ruolo centrale nel ciclo dell'azoto. Per svolgerlo, però, la creatura ha bisogno di ossigeno, il che non spiega come mai sia così abbondante anche in acque anossiche, cioè prive di ossigeno.

La prova. Talmente abbondante che, come spiegano gli autori, una cellula su cinque in un secchio di acqua di mare è rappresentata da questo microrganismo: come mai ce ne sono così tanti anche in acque senza ossigeno, dove non possono svolgere il loro ruolo? Per scoprirlo, il team ha fatto la cosa più semplice: ha preso un gruppo di Nitrosopumilus e li ha immersi in acque povere di ossigeno, lontano dalla luce solare.

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Gli archei (Archaea) sono microrganismi elementari le cui cellule sono senza nucleo (procarioti): nel cosmo dei micorganismi, sono i più antichi. Scoperti alla fine degli anni '70, sono stati trovati in tutti gli habitat. Le relazioni di parentela (filogenesi) ed evolutiva tra procarioti (archei e batteri) ed eucarioti, i due domini in cui sono suddivisi gli organismi viventi, non sono tutt'oggi chiare: recenti studi ipotizzano che gli archei siano all'origine della nascita delle cellule eucariote, il dominio della vita che include gli organismi dotati di nucleo, ossia gli unicellulari (protisti) e i multicellulari (le piante, i funghi, gli animali e quindi noi stessi). Vedi Earth Microbiome Project. © Focus.it / img. WikiMedia

Inizialmente i Nitrosopumilus maritimus hanno consumato il poco ossigeno presente nell'acqua. Nel giro di pochi minuti, però, gli scienziati hanno notato che il livello del gas stava ricominciando a salire, a dimostrazione che il Nitrosopumilus è in grado di produrlo autonomamente e senza bisogno di ricorrere a fotosintesi. Non in grandi quantità, ma sufficienti a sopravvivere e ad arricchire nuovamente il proprio habitat con l'ossigeno.

Non solo... Il team ha anche notato che il processo di produzione di ossigeno va di pari passo con quello di produzione di azoto in forma gassosa, una scoperta che potrebbe portare a dover riconsiderare come funziona il ciclo di questo elemento negli oceani. Il prossimo passo, dicono gli autori dello studio, sarà portare gli esperimenti dal laboratorio al campo, "in vari luoghi dell'oceano in giro per il mondo", per vedere come si comportano questi archea nel loro ambiente naturale.

18 gennaio 2022 Gabriele Ferrari
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