L'Äspö Hard Rock Laboratory, dove è stata studiata la "Biosfera profonda", è un vasto sistema di tunnel vicino a Oskarshamn, in Svezia, che raggiunge una profondità di quasi 500 metri, in luoghi che si estendono anche sotto il Mar Baltico. Credito:Margarita Lopez-Fernandez
Un team di ricerca con l'autrice principale Helena Osterholz del Leibniz Institute for Baltic Sea Research (IOW) riferisce nell'ultimo numero della rivista Nature Communications sui possibili percorsi attraverso i quali le comunità microbiche nella "biosfera profonda" povera di nutrienti possono garantire la sopravvivenza. Tra l'altro, la materia organica disciolta (DOM) è stata studiata in diverse acque sotterranee profonde. I loro risultati mostrano che negli strati più alti del substrato roccioso la maggior parte della materia labile viene convertita. Al di sotto di ciò, dominano i processi di miscelazione. Il restante DOM refrattario porta alla selezione di un microbioma centrale che può nutrirsi di questo alimento difficile da digerire.
Nelle profondità della biosfera superficiale che ci circonda, dove il ciclo della vita è guidato principalmente dalla fotosintesi, esiste una "biosfera profonda", che si estende per diversi chilometri nella litosfera. Contiene circa un quarto della biomassa microbica globale totale ed è quindi un importante contributo al bilancio del carbonio della Terra. Attraverso acque sotterranee profonde, questa biosfera entra in contatto con un ampio spettro di materia organica disciolta (DOM). Questo DOM rappresenta teoricamente una delle principali fonti di cibo per i microrganismi. Tuttavia, poco si sa sul ruolo che la composizione e la biodisponibilità associata di queste sostanze svolgono nella nutrizione della profonda biosfera continentale, che è generalmente caratterizzata da esaurimento di nutrienti ed energia, cioè condizioni piuttosto ostili.
Ciò è dovuto anche al fatto che l'accesso a questo mondo è estremamente difficile. L'Äspö Hard Rock Laboratory sulla costa svedese del Baltico, tuttavia, offre eccellenti condizioni di ricerca. Un sistema di tunnel lungo 3,6 km, che si estende in parte sotto il Mar Baltico, fornisce l'accesso alle acque sotterranee nel profondo sottosuolo dello Scudo scandinavo.
Un team tedesco-svedese con ricercatori della Linnaeus University, Kalmar, Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, Äspö Hard Rock Laboratory, Oskarshamn, Terralogica AB, Carl von Ossietzky University, Oldenburg e IOW hanno ottenuto campioni d'acqua da diverse profondità di questo tunnel.
A seconda della posizione all'interno del sistema di tunnel, hanno campionato le acque sotterranee che erano influenzate dalle precipitazioni o dall'acqua salmastra dell'odierno Mar Baltico, o che erano in contatto con l'acqua salata di un mare precedente. La loro ipotesi:le comunità microbiche nelle fratture profonde del continente sono alimentate dalla superficie terrestre, dal DOM. Per testare questo, il team ha confrontato la concentrazione e la composizione molecolare del DOM insieme ai livelli di carbonio e acqua stabili e radiogenici, alla chimica dell'acqua e alla struttura della comunità microbica in campioni d'acqua di fessura di diverse profondità, età e origini.
"Applicando diversi metodi di indagine siamo stati in grado di dimostrare che il DOM contiene una forte firma terrigena in tutti i campioni, dalle recenti acque influenzate dal Mar Baltico alle antiche fratture saline dello Scudo Fennoscandian, che sono state immagazzinate nel substrato roccioso per oltre 100.000 anni", spiega la chimica marina di Warnemünde Helena Osterholz. "Ma è anche sorprendente che sia sempre possibile trovare un microbioma centrale, anche se la chimica delle acque sotterranee era completamente diversa."
Gli autori attribuiscono la scoperta al fatto che lungo il percorso dalla superficie alle acque sotterranee, i composti di carbonio facilmente decomponibili nel DOM vengono degradati, lasciando la materia organica refrattaria. Questa fornitura dominante di materia organica relativamente difficile da digerire a sua volta ha innescato la formazione selettiva di un microbioma centrale.
Helena Osterholz afferma:"Per quanto riguarda l'importanza del DOM nell'approvvigionamento di nutrienti dei sistemi acquatici, stiamo solo grattando la superficie. Nella profonda biosfera sotto la Svezia, siamo stati in grado di dimostrare che un approccio multi-metodo produce nuove intuizioni. È meglio farlo in collaborazioni entusiasmanti come questa, in cui microbiologi, geologi e chimici si sono riuniti per unire le loro competenze". + Esplora ulteriormente
