I ricercatori dell'ETH hanno analizzato singole cellule batteriche marine per dimostrare che i processi metabolici al loro interno determinano la quantità di gas che rilasciano, che è coinvolto nella formazione delle nuvole.

I meteorologi sanno da quasi 50 anni che il proverbiale sbattere delle ali di una farfalla può scatenare un uragano in un luogo completamente diverso. Il teorico del caos Edward Norton Lorenz ha coniato il termine "effetto farfalla" nel 1972 per descrivere la comprensione che cambiamenti minimi nelle condizioni iniziali possono avere un grande effetto sul successivo sviluppo dei sistemi dinamici.

Gli oceani sono i polmoni della terra

Ma ora i risultati del gruppo di ricerca guidato da Roman Stocker dell'Istituto di ingegneria ambientale dell'ETH di Zurigo suggeriscono che in futuro, i meteorologi dovranno prestare attenzione non solo alle farfalle ma anche, e soprattutto, ai batteri che vivono negli oceani. "Abbiamo mostrato le circostanze in cui questi batteri rilasciano un gas che svolge un ruolo centrale nella formazione delle nuvole, " dice Stocker.

Nel loro lavoro, che è appena stato pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , i ricercatori hanno esaminato i microrganismi che si nutrono dei prodotti metabolici del fitoplancton marino. Questo termine comprende un'ampia varietà di alghe microscopiche che insieme svolgono più fotosintesi di tutte le piante. Ciò significa che i veri polmoni della terra non sono le foreste, ma gli oceani:lì si produce circa la metà dell'ossigeno nell'atmosfera terrestre. Ogni anno il fitoplancton produce anche oltre un miliardo di tonnellate di una sostanza chiamata dimetilsulfoniopropionato, o DMSP in breve.

Profumo di mare

"DMSP soddisfa il 95% della domanda di zolfo dei batteri marini e il 15% della domanda di carbonio batterica, "dice Cherry Gao, autore principale dello studio e studente di dottorato nel gruppo di Stocker. Per convertire DMSP in biomassa, i batteri hanno due diverse vie metaboliche:se lo demetilano, usano sia lo zolfo che il carbonio; Se, però, lo scindono in diverse piccole molecole, usano solo il carbonio, mentre lo zolfo fuoriesce nell'atmosfera sotto forma di dimetil solfuro (DMS). "DMS è il responsabile dell'odore tipico del mare, " dice Stocker. Inoltre, Il DMS svolge un ruolo fondamentale nella formazione delle nubi come fonte di nuclei di condensazione delle nubi attorno ai quali il vapore acqueo può condensarsi.

Fino ad ora, gli scienziati non capivano cosa spingesse i batteri a optare per una via metabolica o per l'altra. Il team di ricerca di Stocker ha modificato geneticamente un batterio marino della specie Ruegeria pomeroyi in modo che emettesse fluorescenza in diversi colori a seconda del processo biochimico utilizzato per trasformare il DMSP. Ciò ha permesso ai ricercatori di dimostrare che a basse concentrazioni di DMSP, i batteri si basano principalmente sulla demetilazione, mentre ad alte concentrazioni di poche micromoli per litro, il processo di scissione domina.

Dando un'occhiata più da vicino

La concentrazione media di DMSP nell'acqua di mare è di poche nanomoli per litro. In queste circostanze, la via metabolica del clivaggio è di trascurabile importanza; i batteri utilizzano lo zolfo per la loro crescita e la formazione di nubi non avviene. "Ma la media, vale a dire la concentrazione di DMSP trovata in un grande secchio semplicemente immerso nel mare con il metodo di misurazione convenzionale, racconta solo metà della storia, Stocker dice:"L'altra metà si rivela solo a un esame più attento".

Perché ovunque fiorisca il fitoplancton, Le concentrazioni di DMSP possono essere migliaia di volte superiori. Sembra che i batteri marini si siano adattati a questa distribuzione ineguale del DMSP nell'acqua di mare. Se crescono nelle immediate vicinanze delle alghe microscopiche, iniziano a fendere il DMSP. "Quindi l'entità della formazione delle nubi può dipendere anche dai dettagli dell'interazione di alghe e batteri nel mare, " dice Stocker.