Trovate misteriose forme di vita nelle profondità oceaniche

Nel 2013 gli scienziati rimasero sbalorditi nel trovare microbi che prosperavano all’interno di profonde rocce vulcaniche al di sotto del fondale marino al largo del Pacifico nord-occidentale, sepolti sotto oltre 265 metri di sedimenti. Le rocce si trovavano sul fianco della spaccatura vulcanica dove avevano avuto origine, erano ancora giovani e abbastanza calde da provocare intense reazioni chimiche a contatto con l'acqua di mare, da cui i microbi prendevano l’energia.

Nelle profondità della Riserva Marina delle Galapagos, gli scienziati hanno scoperto uova dalla forma strana deposte su una sorgente idrotermale. Le uova appartengono alla Bathyraja abyssicola, una specie di razza che vive in acque profonde ed è parente dello squalo. Gli scienziati ritengono che ci sia un motivo per cui la razza depone le uova su queste sorgenti. Le sorgenti idrotermali sono luoghi in cui dal fondo del mare fuoriesce acqua geotermicamente riscaldata, di solito nei punti in cui si scontrano le placche tettoniche. La temperatura può raggiungere i 400° C, formando sacche d'acqua calda in un ambiente di mare profondo altrimenti freddo. Nelle acque fredde degli abissi l'incubazione delle uova ha bisogno di molto più tempo. Quando le uova vengono deposte vicino a una sorgente idrotermale, il calore ne accelera il processo di incubazione di mesi o anni.

Recentemente, tuttavia, un altro team di ricercatori ha scoperto cellule viventi all'interno di una crosta oceanica estremamente vecchia e fredda nel bel mezzo del Pacifico meridionale. Non è ancora chiaro come questi nuovi microbi riescano a sopravvivere, eppure, sembrano essercene oltre un milione di volte di più, rispetto a quelli presenti nella crosta più giovane, considerando lo stesso volume di roccia.

"Onestamente, non riuscivo a crederci" ha affermato il geoscienziato Yohey Suzuki dell'Università di Tokyo, ricordando quando vide per la prima volta le sottili sezioni di queste antiche rocce brulicanti di cellule. Suzuki è l'autore principale del nuovo studio, pubblicato di recente su Communications Biology.

La scoperta della vita microbica in un luogo così improbabile supporta la possibilità che essa possa essere presente in tutta la crosta oceanica: uno strato di roccia spesso in alcuni punti come l’altezza del Monte Everest e che si estende su tre quinti della superficie del pianeta. Questa scoperta ha anche implicazioni cosmiche più ampie: esistono infatti fasce vulcaniche simili su Marte, un pianeta che una volta presentava una superficie coperta dall’acqua, e forse persino un enorme oceano.

Circa quattro miliardi di anni fa, il nucleo esterno di Marte ha smesso di ribollire, il suo campo magnetico è collassato, la sua atmosfera è stata strappata via dal vento solare e il pianeta è diventato un deserto. Ma se quell'acqua un tempo fosse stata piena di vita, e una parte di essa fosse filtrata nel terreno, la vita biologica potrebbe ancora esistere nelle microscopiche fessure delle rocce vulcaniche sepolte di Marte, proprio come accade oggi all’interno della crosta oceanica della Terra.

"Se esiste un oceano, la vita sta attraversando quelle venature" afferma María-Paz Zorzano, scienziata senior presso il Centro di Astrobiologia in Spagna, che non ha partecipato a questo nuovo lavoro.

Un fenomeno particolare

La crosta oceanica è stata creata quasi ininterrottamente per 3,8 miliardi di anni sulle dorsali medio-oceaniche, una rete di vulcani che si estende per oltre 64.000 kilometri intorno al pianeta. Per lo più composta da un tipo di roccia chiamata basalto, questa lava recentemente congelata è ancora calda e si mescola con la fredda acqua del mare, creando reazioni chimiche che forniscono energia alla vita microbica sul fondale marino — e anche, ora è chiaro, molto al di sotto di esso.

Vicino alle dorsali medio-oceaniche, la giovane roccia calda è ricca di vari metalli, incluso il ferro, presenti in stati chimici che nell’acqua di mare reagiscono prontamente con l'ossigeno. I microbi approfittano di questa strana reazione chimica e ne ricavano energia.

Sui fianchi di quelle dorsali, tuttavia, l'ossigeno dell'acqua di mare è stato consumato da tutta l’attività chimica precedente. Le reazioni di acqua e basalto producono invece idrogeno e, come riportato nel 2013 dall'ecologo dell'Università di Aarhus Mark Lever e dai suoi colleghi, i microbi che si nascondono all'interno di una crosta oceanica di 3,5 milioni di anni usano questo idrogeno per convertire l'anidride carbonica in materia organica vitale.

Spostandosi più in profondità all'interno di questo “nastro trasportatore” di crosta – in cui le rocce più giovani sono forgiate sulle creste che spingono all’esterno la roccia più vecchia di cui sono fatte – si trovano rocce fredde più vecchie e una scarsità di ingredienti chimici chiave, quindi le aspettative di trovare vita microbica qui erano basse. Ma ciò non ha impedito agli scienziati di guardare a fondo.

Nell'ottobre 2010 i ricercatori hanno viaggiato per oltre 640 chilometri a ovest delle Isole Cook. In questo angolo sperduto del vasto Pacifico meridionale hanno perforato la dura crosta oceanica, scavando nella roccia a 5800 metri al di sotto della loro nave. Con così poche sostanze nutritive disponibili sopra il sito di trivellazione, "sarà difficile trovare una qualche forma di vita", afferma Lever, che non ha partecipato alla nuova ricerca. Si tratta probabilmente di una delle "aree più morte degli oceani di tutto il mondo".

Diversi nuclei di crosta furono estratti a oltre 100 metri di profondità, in più punti: il più giovane aveva 13,5 milioni di anni e il più vecchio 104 milioni di anni. Durante il decennio seguente, Suzuki e il suo team studiarono minuziosamente le rocce e scoprirono che in ogni campione prelevato, all’interno di molte minuscole microfratture ricche di ferro e piene di argilla, c'era vita.

Rocce piene di vita

Per assicurarsi che l’acqua marina ricca di microbi non contaminasse i campioni, il team ha sterilizzato con cura l'esterno delle rocce prima di aprirle. Le forme di vita all'interno sembravano essere gli abitanti originali della crosta, dice Zorzano.

Il fatto che sia stata trovata un’estesa e densissima comunità di microbi viventi all’interno di queste rocce, un ambiente schiacciato sotto una pressione di 580 atmosfere, con scarse sostanze nutritive e spazi ristrettissimi in cui abitare, è una testimonianza della natura davvero intraprendente delle forme di vita microbiche.

I profili genetici suggeriscono che queste comunità crostali siano dominate da batteri noti come eterotrofi. A differenza dei “ladri” di idrogeno presenti nella giovane crosta oceanica, questi microbi non sono in grado di sintetizzare il proprio cibo e devono invece trovare cibo nell'ambiente circostante. In questo caso sembrano trarre energia dalla materia organica.

Il cibo degli eterotrofi potrebbe provenire dai rifiuti e dai resti decomposti della vita marina che scendono come neve da sopra, dalla superficie del mare, oppure dalla rottura chimica non biologica della crosta stessa, come si osserva in alcuni siti di sfiato idrotermale nelle acque profonde. Comunque sia questo cibo rimane intrappolato e concentrato in quelle microfratture piene di argilla e diventa così un "materiale magico" per la vita, dice Suzuki.

In queste vecchie rocce basaltiche sono stati trovati anche microbi che si nutrono di metano. La fonte del metano non è chiara, sostiene Lever, ma potrebbe essersi formato all’interno della crosta oceanica recente attraverso la “cottura” dell'anidride carbonica intrappolata. Forse, quindi, queste piccole creature possono sopravvivere grazie agli avanzi di decine di milioni di anni fa.