Robinson Ridge nelle Isole Windmill, Antartide orientale. Questo è il sito in cui i ricercatori dell'UNSW hanno scoperto per la prima volta i batteri che mangiano aria. Credito:Belinda Ferrari
I ricercatori dell'UNSW hanno scoperto che la loro precedente scoperta di batteri che vivono nell'aria in Antartide è probabilmente un processo che si verifica a livello globale, sostenere ulteriormente la potenziale esistenza di vita microbica su pianeti alieni.
Nel loro primo follow-up di uno studio di alto profilo del 2017 che ha mostrato che i microbi in Antartide hanno una capacità unica di vivere essenzialmente nell'aria, i ricercatori dell'UNSW Sydney hanno scoperto che questo processo si verifica nei terreni dei tre poli del mondo.
Nello specifico, i ricercatori hanno scoperto che i geni bersaglio responsabili del fenomeno della chemiosintesi atmosferica che hanno scoperto sono abbondanti e ampiamente distribuiti nei suoli polari dell'Antartico, Altopiano artico e tibetano nell'Hindu Kush-Himalaya.
La nuova ricerca è stata pubblicata sulla rivista Frontiers questo mese ed è stata una collaborazione tra UNSW, l'Australian Antarctic Division e l'Istituto cinese di ricerca sull'altopiano tibetano.
La professoressa associata Belinda Ferrari, autore senior dello studio, della scienza dell'UNSW, ha affermato che vivere in aria era un modo così minimalista di sopravvivere che le loro scoperte hanno conferito ulteriore potenziale alla vita microbica di esistere su altri pianeti.
"Questo è ciò che mira a fare il Perseverance Rover Mars 2020 della NASA:cercare segni di antica vita microbica in campioni di roccia e suolo marziani, "Ha detto il professor Ferrari.
"Una missione futura riporterà i campioni sulla Terra e gli scienziati della NASA analizzeranno il suolo in modo simile a noi, per cercare di vedere se ci sono indicatori di vita."
Il professor Ferrari ha affermato che i risultati dei ricercatori significano che i microbi che utilizzano i gas traccia come fonte di energia e carbonio per crescere, a differenza della fotosintesi che utilizza la luce, non sono stati un processo isolato in Antartide.
"Ci sono interi ecosistemi che probabilmente si affidano a questo nuovo processo di fissazione del carbonio microbico in cui i microbi usano l'energia ottenuta dalla respirazione del gas idrogeno atmosferico per trasformare l'anidride carbonica dall'atmosfera in carbonio, al fine di crescere, " lei disse.
"Pensiamo che questo processo avvenga simultaneamente insieme alla fotosintesi quando le condizioni cambiano, come durante l'inverno polare quando non c'è luce, ma ci proponiamo di confermare questa ipotesi nella fase successiva della nostra ricerca. Così, mentre è necessario più lavoro per confermare che questa attività si verifica a livello globale, il fatto che abbiamo rilevato i geni bersaglio nei suoli dei tre poli significa che questo nuovo processo probabilmente si verifica nei deserti freddi di tutto il mondo, ma è stato semplicemente trascurato fino ad ora."
I ricercatori dell'UNSW Belinda Ferrari ed Eden Zhang raccolgono campioni di suolo nella penisola di Mitchell in Antartide. Credito:Catherine King
Antartico, Terreno dell'altopiano dell'Artico e del Tibet analizzato
I ricercatori hanno analizzato 122 campioni di suolo da 14 siti del deserto freddo terrestre in tutta l'Antartide (isole Windmill e colline Vestfold), l'alto altopiano artico e tibetano, che hanno raccolto tra il 2005 e il 2019.
L'autore principale dello studio, UNSW Ph.D. candidata Angelique Ray, ha affermato che una delle grandi domande che il team si è posto al termine dello studio precedente era se questo nuovo processo di chemiosintesi atmosferica, noto anche come fissazione del carbonio o pozzo di carbonio, si stesse verificando in modo simile in altri luoghi del mondo.
"Così, questa volta abbiamo fatto uno studio globale. Abbiamo raccolto lo strato superiore di 10 centimetri di terreno da vari siti ai tre poli, che è la profondità in cui si trova la maggior parte degli organismi che studiamo, " lei disse.
"Il terreno in quei luoghi è completamente ghiacciato per la maggior parte dell'anno e non c'è molto terreno perché è principalmente roccia".
I ricercatori hanno estratto il DNA dai campioni di terreno e poi hanno sequenziato il DNA per rilevare i geni bersaglio responsabili del processo di fissazione del carbonio.
La signora Ray ha affermato che gli scienziati hanno anche condotto analisi ambientali di ogni luogo per valutare le condizioni in cui vivevano i microbi.
"Osservando i parametri ambientali nel suolo, è così che sapevamo che c'era un basso tenore di carbonio, bassa umidità e altri fattori in gioco, " lei disse.
"Così, abbiamo correlato i geni bersaglio per il processo di fissazione del carbonio con i diversi siti e abbiamo scoperto che le posizioni più secche e con meno nutrienti - carbonio e azoto - avevano un potenziale maggiore per supportare questo processo, che aveva senso."
Risultati per cambiare il pensiero sulla fissazione del carbonio
Il professor Ferrari ha affermato che i risultati dei ricercatori cambierebbero il modo in cui gli scienziati pensavano ai limiti necessari per l'esistenza della vita, e come veniva insegnata la microbiologia.
I ricercatori dell'UNSW Sydney e dell'Australian Antarctic Division si recano in un sito nella Browning Peninsula per raccogliere campioni di terreno. Nella foto sono Mark Raymond, Daniel Wilkins e Catherine King. Credito:Belinda Ferrari
"Esaminando luoghi al di fuori dell'Antartide, possiamo determinare quanto sia significativo il contributo di questa nuova forma di chemiotrofia al bilancio globale del carbonio, " lei disse.
"Prima di scoprire questo nuovo processo di assorbimento del carbonio, le due principali forme chemiotrofiche conosciute erano la fotosintesi e la chemiotrofia geotermica:quest'ultima è dove i batteri sfruttano i composti inorganici come l'idrogeno solforato per fissare il carbonio. Ma ora abbiamo scoperto che i geni coinvolti in questo processo sono abbondanti nei deserti freddi, anche se dobbiamo ancora studiare i deserti caldi, la nostra scoperta probabilmente indica che la chemiosintesi atmosferica sta contribuendo al bilancio globale del carbonio".
Il professor Ferrari ha affermato che è probabile che i batteri sopravvissuti solo all'aria fossero diventati attori chiave negli ambienti in cui vivevano.
"Molti di questi ecosistemi sono piuttosto secchi e poveri di nutrienti, quindi, queste posizioni sono per lo più dominate da batteri, " lei disse.
"In particolare nei siti originali dell'Antartico orientale che abbiamo studiato, non c'è molto altro a parte alcuni muschi e licheni (funghi). Poiché questi batteri si sono adattati per sopravvivere e hanno la capacità di utilizzare i gas traccia per vivere, il loro ambiente li ha selezionati per diventare contributori significativi ai loro ecosistemi."
Il professor Ferrari ha affermato che i ricercatori non vedevano l'ora di fare nuove scoperte sulla fissazione del carbonio.
"Come parte della prossima fase, miriamo a isolare uno di questi nuovi batteri in laboratorio, per ottenere una coltura pura, " lei disse.
"Questo è difficile perché i batteri sono abituati a crescere su pochissimo e una piastra di agar è diversa dal loro ambiente naturale. Si spera quindi, possiamo comprendere appieno le condizioni di cui hanno bisogno questi batteri per svolgere questo processo unico di vivere nell'aria".
