Man mano che i batteri si adattano alle temperature più calde, accelerano la loro frequenza respiratoria e rilasciano più carbonio, potenzialmente accelerare il cambiamento climatico.

Rilasciando più carbonio con l'aumento delle temperature globali, i batteri e gli organismi correlati chiamati archaea potrebbero aumentare il riscaldamento climatico a un ritmo più rapido di quanto suggeriscano i modelli attuali. La nuova ricerca, pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura dagli scienziati dell'Imperial College di Londra, potrebbe aiutare a fornire modelli più accurati del futuro riscaldamento climatico.

Batteri e archea, noti collettivamente come procarioti, sono presenti in ogni continente e costituiscono circa la metà della biomassa globale, il peso totale di tutti gli organismi sulla Terra.

La maggior parte dei procarioti esegue una respirazione che utilizza energia e rilascia anidride carbonica, proprio come facciamo quando espiriamo. La quantità di anidride carbonica rilasciata in un determinato periodo di tempo dipende dalla frequenza respiratoria del procariota, che può cambiare in risposta alla temperatura.

Però, l'esatta relazione tra temperatura, il tasso di respirazione e la produzione di carbonio sono stati incerti. Ora, riunendo un database delle variazioni della frequenza respiratoria in base alla temperatura di 482 procarioti, i ricercatori hanno scoperto che la maggior parte aumenterà la propria produzione di carbonio in risposta a temperature più elevate in misura maggiore di quanto si pensasse in precedenza.

Effetto "doppio colpo"

Capo ricercatore Dr. Samraat Pawar, dal Dipartimento di Scienze della Vita dell'Imperial, ha detto:"A breve termine, su una scala da giorni a ore, i singoli procarioti aumenteranno il loro metabolismo e produrranno più anidride carbonica. Però, c'è ancora una temperatura massima alla quale il loro metabolismo diventa inefficiente.

"A lungo termine, negli anni, queste comunità di procarioti si evolveranno per essere più efficienti a temperature più elevate, permettendo loro di aumentare ulteriormente il loro metabolismo e la loro produzione di carbonio.

"L'aumento delle temperature provoca quindi un effetto 'doppio smacco' su molte comunità di procarioti, consentendo loro di funzionare in modo più efficiente sia a breve che a lungo termine, e creando un contributo ancora maggiore al carbonio globale e alle temperature risultanti".

Procarioti da tutti gli ambienti

I ricercatori hanno compilato le risposte dei procarioti ai cambiamenti di temperatura da tutto il mondo e in tutte le diverse condizioni, dai laghi salati dell'Antartico sotto 0°C alle piscine termali sopra i 120°C.

Hanno scoperto che i procarioti che di solito operano in un intervallo di temperatura medio, inferiore a 45 ° C, mostrano una forte risposta al cambiamento di temperatura, aumentando la loro respirazione sia a breve termine (da giorni a settimane) che a lungo termine (da mesi ad anni).

I procarioti che operano in intervalli di temperatura più elevati, superiori a 45 ° C, non hanno mostrato una tale risposta, ma dal momento che operano a temperature così elevate per cominciare, è improbabile che siano influenzati dai cambiamenti climatici.

Le risposte a breve termine dei procarioti a temperatura media al riscaldamento erano maggiori di quelle riportate per gli eucarioti, organismi con cellule più complesse, comprese tutte le piante, funghi e animali.

Partire dalla "media globale"

Il team ha costruito un modello matematico che prevedeva come questi cambiamenti del tasso di respirazione avrebbero influenzato la produzione di carbonio delle comunità di procarioti. Ciò ha rivelato che i cambiamenti a breve e lungo termine della frequenza respiratoria si sarebbero combinati per creare un aumento della produzione di carbonio più grande del previsto, che è attualmente disperso nei modelli ecosistemici e climatici.

Autore principale della nuova ricerca, dottorato di ricerca lo studente Thomas Smith del Dipartimento di Scienze della Vita, ha dichiarato:"La maggior parte dei modelli climatici presuppone che i tassi di respirazione di tutti gli organismi rispondano alla temperatura allo stesso modo, ma il nostro studio mostra che è probabile che batteri e archaea si discostino dalla "media globale".

"Dato che è probabile che questi microrganismi contribuiscano in modo significativo alla respirazione totale e alla produzione di carbonio in molti ecosistemi, è importante che i modelli climatici tengano conto della loro maggiore sensibilità ai cambiamenti di temperatura sia a breve che a lungo termine.

"È importante che per le previsioni climatiche future, vorremmo anche sapere come il numero dei procarioti, e la loro abbondanza all'interno degli ecosistemi locali, potrebbe cambiare con l'aumento delle temperature."