Sotto la superficie verdeggiante e il terreno ricco di sostanze organiche, la vita si estende per chilometri nella profonda crosta rocciosa della Terra. Il sottosuolo continentale profondo è probabilmente uno dei più grandi serbatoi di batteri e archaea sulla Terra, molti formano biofilm, come un rivestimento microbico della superficie della roccia. Questa popolazione microbica sopravvive senza luce o ossigeno e con fonti minime di carbonio organico, e può ottenere energia mangiando o respirando minerali. Distribuito in tutto il sottosuolo profondo, questi biofilm potrebbero rappresentare il 20-80% della biomassa batterica e arcaica totale nel sottosuolo continentale secondo la stima più recente. Ma queste popolazioni microbiche si diffondono uniformemente sulle superfici rocciose, o preferiscono colonizzare minerali specifici nelle rocce?

Per rispondere a questa domanda, ricercatori della Northwestern University di Evanston, Illinois, ha condotto uno studio per analizzare la crescita e la distribuzione delle comunità microbiche in ambienti profondi del sottosuolo continentale. Questo lavoro mostra che la composizione minerale della roccia ospite guida la distribuzione del biofilm, producendo "punti caldi" di vita microbica. Lo studio è stato pubblicato su Frontiere in microbiologia.

Punti caldi della vita microbica

Per realizzare questo studio, i ricercatori sono andati a 1,5 chilometri sotto la superficie nel Deep Mine Microbial Observatory (DeMMO), ospitato all'interno di un'ex miniera d'oro ora conosciuta come Sanford Underground Research Facility (SURF), situato a Piombo, Sud Dakota. Là, sottoterra, i ricercatori hanno coltivato biofilm su rocce autoctone ricche di ferro e minerali contenenti zolfo. Dopo sei mesi, i ricercatori hanno analizzato la composizione microbica e le caratteristiche fisiche dei biofilm appena cresciuti, così come le sue distribuzioni usando la microscopia, spettroscopia e approcci di modellazione spaziale.

Le analisi spaziali condotte dai ricercatori hanno rivelato punti critici in cui il biofilm era più denso. Questi punti caldi sono correlati ai grani minerali ricchi di ferro nelle rocce, evidenziando alcune preferenze minerali per la colonizzazione del biofilm. "I nostri risultati dimostrano la forte dipendenza spaziale della colonizzazione del biofilm dai minerali nelle superfici rocciose. Pensiamo che questa dipendenza spaziale sia dovuta ai microbi che ottengono la loro energia dai minerali che colonizzano". spiega Caitlin Casar, primo autore dello studio.

Ricerca futura

Del tutto, questi risultati dimostrano che la mineralogia della roccia ospite è un fattore chiave per la distribuzione del biofilm, che potrebbe aiutare a migliorare le stime della distribuzione microbica del profondo sottosuolo continentale della Terra. Ma condurre studi intraterrestri potrebbe informare anche altri argomenti. "I nostri risultati potrebbero informare il contributo dei biofilm ai cicli nutrizionali globali, e hanno anche implicazioni astrobiologiche poiché questi risultati forniscono informazioni sulla distribuzione della biomassa in un sistema analogico di Marte", afferma Caitlin Casar.

Infatti, vita extraterrestre potrebbe esistere in ambienti sotterranei simili dove i microrganismi sono protetti sia dalle radiazioni che dalle temperature estreme. Marte, Per esempio, ha una composizione ricca di ferro e zolfo simile alle formazioni rocciose di DeMMO, che ora sappiamo sono in grado di guidare la formazione di hotspot microbici sotto terra.