Earth Microbiome Project: il censimento delle specie di microrganismi della Terra

Il lavoro di classificazione delle specie di microrganismi che partecipano al microbioma terrestre ha già rivelato migliaia di specie rimaste finora sconosciute.

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La mappa della presenza di Pelagibacter in inverno: il batterio vive praticamente in tutte le acque del pianeta. Vedi: i batteri oceanici che influenzano il clima globale.

Il numero di microrganismi sulla Terra è virtualmente incommensurabile. Parlando di numero di individui, come se fosse la popolazione del pianeta, e se prendiamo per buona qualche azzardata ipotesi, c'è chi stima che la Terra sia abitata da centomila volte più microrganismi di quante stelle ci siano nell'Universo intero, che pare siano qualcosa come diecimila miliardi di miliardi (un altro "numero" stimato).

 

Anche sul numero di specie sappiamo poco e abbiamo ancora molto da imparare: negli ultimi decenni abbiamo appena iniziato a capire l'importanza dei microrganismi per la vita, ma effettivamente non abbiamo un'idea precisa di quante e quali specie condividano con noi il pianeta.

 

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Le dimensioni dei virus giganti rispetto a quelle dei virus comuni e dei batteri. | Via New Scientist

Nel 2008 i National Institutes of Health (Usa) lanciarono lo Human Microbiome Project per studiare il microbioma umano e le comunità di microrganismi che popolano il nostro corpo (che in questo caso sono per lo più batteri) e per comprendere che ruolo hanno sulla nostra salute.

 

Su impulso del biologo Rob Knight (San Diego School of Medicine, California), nel 2010 è stato avviato un altro progetto, l'Earth Microbiome Project (EMP), che si propone di diventare la più grande e completa banca dati mai realizzata sulle specie di microrganismi che colonizzano la Terra.

 

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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, erano inizialmente associati agli ambienti più estremi per la vita, ma in seguito 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: tuttavia, i più 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). | WikiMedia

Al progetto hanno aderito oltre 160 istituti di ricerca e più di 500 scienziati da tutto il mondo.

 

La Biblioteca della Vita. Grazie a tecniche di sequenziamento genetico e alla spettrometria di massa, il lavoro ha finora permesso di censire - ossia identificare in modo univoco - circa 27-28.000 specie di microrganismi, tra virus, batteri e archei, identificate da individui raccolti da una grande varietà di ambienti: acque dolci e salate, nuvole, pelle e interiora degli animali, piante, sedimenti e via dicendo.

 

Nel contempo viene composta anche una mappa di provenienza dei microrganismi.

 

L'insieme dei metodi di analisi e, soprattutto, di confronto dei dati su microrganismi raccolti in diverse parti del mondo è stato sviluppato ad hoc per il progetto e condiviso con tutti i partecipanti, per ridurre le possibilità di sovrapposizioni ed errori nella classificazione delle specie: la "prova regina" usata per identificarle e classificarle è il sequenziamento dell'rRNA ribosomiale, in particolare del gene 16S rRNA.

 

16S rRNA è un gene che permette di ricostruire le relazioni di parentela (filogenesi) tra i microrganismi, analogamente a ciò che si fa con il cosiddetto DNA barcoding, una sorta di codice a barre (ricavato però da un gene differente) che identifica in modo univoco un Neanderthal da un sapiens così come un'orata da un branzino. Grazie a questi metodi l'Earth Microbiome Project ha già prodotto risultati straordinari:

il 90% dei microrganismi censiti non era presente in alcun database esistente, che è come dire che finora eravamo "consapevoli" del 10% appena delle specie di microrganismi esistenti sul pianeta, e la ricerca è appena agli inizi!
10 Novembre 2017 | Focus.it