I microbi trovati in strati distinti nel lago Mono in California possono sopravvivere utilizzando una varietà di carboidrati per produrre energia, secondo un recente studio.

Una nuova ricerca presentata il mese scorso all'American Geophysical Union Fall Meeting a San Francisco ha descritto i batteri che prosperano nel lago inospitale in una varietà di condizioni nutritive. I ricercatori prevedono che questi batteri, che esprimono più geni di utilizzo dei carboidrati rispetto ai loro concorrenti, riuscire ad adattarsi all'uso delle fonti energetiche disponibili. La ricerca aiuta gli scienziati a capire come i batteri sopravvivono in ambienti estremi e come le comunità batteriche cambiano a seguito dei cambiamenti nei livelli di nutrienti.

Mono Lake è un lago di soda salina situato sul bordo orientale della Sierra Nevada, a poche miglia al di fuori del Parco Nazionale di Yosemite. Rispetto all'oceano, l'acqua del lago ha più del doppio di sale, è 50 volte più elementare, e ha 600 volte tanto arsenico. Eppure la vita riesce ancora a prosperare in queste condizioni inospitali:alghe, gamberetti in salamoia, e tutte le mosche alcaline chiamano casa questo lago. Inoltre, ci sono comunità microbiche nascoste nelle profondità dell'acqua.

Negli ultimi anni si sono verificate condizioni ambientali ancora più strane a causa delle abbondanti nevicate e del grande afflusso di acqua dolce nel lago Mono. Perché l'acqua del lago è così salata, l'acqua dolce forma uno strato distinto sopra.

"È proprio come l'olio e l'acqua, " ha detto John Tracey, un ricercatore laureato alla Princeton University che ha presentato il lavoro. Questo fenomeno, dove si formano strati d'acqua distinti nei laghi, è noto come meromixis. Fino ad ora, i ricercatori non sanno come la meromixis influenzi le comunità microbiche nel lago Mono.

"L'ossigeno dell'atmosfera non può essere rimescolato nel lago dal vento, " Disse Tracey. "La superficie è ossigenata ma in fondo al lago, per quanto ci dice il nostro sensore, non c'è ossigeno." Ci sono differenze anche nei livelli di altri nutrienti disciolti.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno voluto esplorare i diversi tipi di microbi che popolano questi diversi strati di Mono Lake. Hanno raccolto campioni d'acqua da diverse profondità ed estratto il DNA da tutto ciò che galleggiava in ogni campione. Hanno quindi utilizzato il sequenziamento del DNA di nuova generazione e algoritmi informatici per assemblare i genomi dei batteri presenti nel lago, per ottenere "sia chi c'è e che metabolismo stiano facendo, " ha detto Tracy.

I ricercatori hanno anche analizzato campioni di anni diversi per esplorare se le comunità microbiche sono cambiate prima e dopo il verificarsi della meromix.

Hanno identificato diversi "bidoni, " gruppi di batteri correlati che possono corrispondere a una singola specie microbica:i ricercatori non sono ancora in grado di differenziare se un contenitore corrisponde a una specie o a più specie altamente correlate. Ma anche senza essere in grado di identificare i batteri per specie, hanno trovato qualcosa di sorprendente.

"Una delle prime cose che spiccava è questo ordine, Nitriliruptorale, lo si trova tutte le profondità e tutte le volte in grande abbondanza, " Ha detto Tracey. L'ordine Nitriliruptorales è stato descritto per la prima volta nel 2009 da ceppi batterici isolati da laghi di soda e suoli di soda. I ricercatori hanno identificato nove contenitori di Nitriliruptorales e hanno scoperto un gruppo che dominava tutti gli altri. Questi microbi prosperavano a tutte le profondità, anche quando Mono Lake aveva strati d'acqua distinti con diversi livelli di ossigeno e altri nutrienti.

I ricercatori hanno esaminato più da vicino i geni espressi dai diversi gruppi microbici e hanno scoperto che il gruppo dominante aveva più geni per la digestione dei carboidrati rispetto ad altri gruppi. Sospettano che questi batteri dominanti siano in grado di utilizzare più tipi di carboidrati rispetto ai loro concorrenti e siano flessibili di fronte a diverse condizioni nutrizionali, che potrebbe aiutarli a prosperare nelle dure condizioni del lago.

Questo lavoro si aggiunge a ciò che è noto su Mono Lake, disse Maggie C.Y. Lau, un microbiologo dell'Istituto di scienza e ingegneria del mare profondo dell'Accademia cinese delle scienze che non era coinvolto nella ricerca. C'è ancora altro da ricavare dai dati di sequenziamento, lei ha aggiunto.

"Avere dati metagenomici abbinati a dati geochimici ci aiuterà davvero a comprendere l'intero ecosistema, " lei disse.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.