L'abbondante diversità biologica e minerale del Rio Grande Rise, una montagna sottomarina nelle profondità dell'Oceano Atlantico a circa 1, 500 km dalla costa del Brasile, è probabilmente dovuto, di grande portata, a creature microscopiche poco conosciute.

Ricercatori affiliati all'Istituto Oceanografico dell'Università di San Paolo (IO-USP), collaborando con i colleghi del National Oceanography Centre del Regno Unito, ha studiato i microrganismi che abitano le croste ferromanganesi della montagna sottomarina e ha concluso che i batteri e gli archei sono probabilmente responsabili del mantenimento dell'abbondante vita locale, oltre ad essere coinvolto nel processo di biomineralizzazione che forma i metalli presenti nelle croste.

Un articolo pubblicato sulla rivista Ecologia microbica descrive lo studio, finanziato da FAPESP e dal Natural Environment Research Council (NERC) del Regno Unito.

Nel 2014, l'International Seabed Authority (ISA) ha assegnato al Brasile una concessione di 15 anni di diritti di sfruttamento minerario per il Rio Grande Rise. Composto da 167 stati membri più l'Unione Europea, l'ISA ha il mandato ai sensi della Convenzione delle Nazioni Unite sul diritto del mare di organizzare, regolamentare e controllare tutte le attività minerarie nell'area dei fondali marini internazionali, che corrisponde a circa il 50% della superficie totale degli oceani del mondo.

"Si sa molto poco sulla biodiversità della zona o sull'impatto dell'attività mineraria sui suoi ecosistemi, " disse Vivian Pellizari, un professore all'IO-USP e ricercatore principale per lo studio.

Lo studio faceva parte di un Progetto Tematico sostenuto da FAPESP. L'articolo è uno dei risultati del dottorato. ricerca di Natascha Menezes Bergo, attualmente stagista di ricerca post-dottorato presso IO-USP.

"Sebbene il processo noto come biomineralizzazione microbica sia ben noto, l'ossidazione e la precipitazione del manganese non erano state dimostrate, e non avevamo idea di come fosse successo nelle aree oceaniche. A luglio 2020, però, un articolo di ricercatori statunitensi è stato pubblicato su Natura mostrando per la prima volta che i batteri usano il manganese per convertire l'anidride carbonica in biomassa attraverso un processo chiamato chemiosintesi, " disse Bergo, che hanno partecipato alla raccolta di campioni nel 2018 sulla nave da ricerca britannica RRS Scoperta .

"Uno di questi batteri, che appartiene al gruppo Nitrospirae, era presente nelle sequenze di DNA che abbiamo estratto da campioni di crosta raccolti al Rio Grande Rise. Questa è una forte prova che i metalli lì sono formati non solo da un processo geologico, ma anche da un processo biologico in cui i microrganismi svolgono un ruolo importante, " ha osservato.

Oltre al ferro e al manganese, le croste sono ricche di cobalto, nichel, molibdeno, niobio, platino, titanio e tellurio, tra gli altri elementi. Il cobalto è essenziale per la produzione di batterie ricaricabili, Per esempio, e il tellurio è un input chiave per la produzione di celle solari ad alta efficienza. Alla fine del 2018, Il Brasile ha chiesto all'ISA un'estensione della sua piattaforma continentale per includere il Rio Grande Rise.

In altre parti del mondo, aree simili che sono state studiate più a lungo con gli stessi obiettivi includono la Clarion-Clipperton Zone e il Takuyo-Daigo Seamount, sia nel Pacifico settentrionale, così come il Tropic Seamount nel Nord Atlantico.

Formazione

Il Rio Grande Rise ha una superficie di circa 150, 000 km ² , tre volte più grande di Rio de Janeiro, e profondità che vanno da 800 m a 3, 000 m. Formata quando l'attuale Africa e Sud America si separarono dal supercontinente Gondwana tra 146 milioni di anni fa (mya) e 100 mya, il Rise era un'isola che affondò circa 40 milioni di anni fa, probabilmente a causa del peso di un vulcano e della sua lava e del movimento delle placche tettoniche.

In una delle loro spedizioni del 2018, i ricercatori hanno raccolto da una parte dei campioni di Rise delle croste di ferromanganese e degli scheletri di corallo che vi abitano, nonché rocce calcarenitiche e biofilm sulla superficie delle croste. Questi biofilm sono comunità microbiche strutturate avvolte da sostanze che secernono per proteggersi da minacce come la mancanza di nutrienti o potenziali tossine.

"Trovare il biofilm è stata una sorpresa interessante, in quanto indicatore di un incipiente processo di biomineralizzazione, " ha detto Bergo. "Abbiamo trovato gli stessi microrganismi nel nostro biofilm, corallo, campioni di calcarenite e crosta. L'unica differenza era l'età delle superfici. Il corallo è più recente delle croste, e il biofilm è ancora più giovane."

Un totale di 666, Dai campioni sono state recuperate 782 sequenze di DNA. I batteri e gli archaea trovati dagli scienziati appartengono a gruppi noti per essere coinvolti nel ciclo dell'azoto in cui l'ammoniaca viene convertita in nitrito e nitrato, e quindi servire come fonte di energia per altri microrganismi. Oltre a Nitrospire, trovarono altri procarioti come la classe degli archeoni Nitrososphaeria. Il sequenziamento dei campioni ha anche rivelato gruppi coinvolti nel ciclo del metano come Methylomirabilales e Deltaproteobacteria.

I risultati amplificano la comprensione da parte degli scienziati della diversità microbica e dei potenziali processi ecologici trovati sulle croste di ferromanganese del fondo marino dell'Atlantico meridionale. Contribuiranno anche alla futura regolamentazione delle possibili attività minerarie nell'area del Rio Grande Rise.

"Mentre le croste vengono rimosse, la circolazione locale probabilmente cambierà e questo, a sua volta, cambierà la disponibilità di materia organica e sostanze nutritive, e quindi il microbioma locale e tutta la vita ad esso associata, " disse Bergo. " Inoltre, le croste crescono in media di 1 mm ogni 1 milione di anni, quindi non ci sarà tempo per la ricolonizzazione. Non è un caso che di recente siano stati pubblicati così tanti studi su come valutare e mitigare l'impatto dell'estrazione mineraria in acque profonde".