Non solo un corpo mummificato, a partire dal quale ricostruire le abitudini delle popolazioni dell’Età del Rame. Ma un vero e proprio un ecosistema biologico ancora attivo, abitato da microrganismi antichi e moderni che convivono nel suo corpo da millenni: questo è oggi Ötzi, la mummia del Similaun scoperta nell’estate del 1991 sulle Alpi Ötztal al confine tra Austria e Italia. A rivelarlo è uno studio pubblicato su Microbiome da un gruppo di ricercatori dell’Eurac Research di Bolzano, guidati da Mohamed S. Sarhan e Frank Maixner, che per la prima volta ha tracciato un ritratto completo e stratificato del microbioma dell’Uomo del Similaun.
La ricerca, che integra tecniche di sequenziamento metagenomico, analisi culturale e genomica a livello di singolo ceppo batterico, ha identificato tre grandi categorie di microrganismi presenti all’interno e all’esterno della mummia: quelli endogeni, risalenti all’epoca in cui Ötzi era in vita, quelli derivati dall’ambiente glaciale, e quelli introdotti durante i trent’anni di conservazione museale. “Il microbioma di una mummia rappresenta un caso particolare – spiega il microbiologo e primo autore Mohamed S. Sarhan – poiché abbiamo a che fare con microrganismi risalenti a oltre 5000 anni fa e allo stesso tempo con microbi moderni che si sono aggiunti dopo il ritrovamento”. Una distinzione con implicazioni importanti sia per la paleomicrobiologia sia per la conservazione del reperto.
Un microbioma dell’Età del Rame
L’aspetto più interessante della ricerca riguarda per l’appunto il microbioma intestinale di Ötzi. Nei tessuti interni della mummia, i ricercatori hanno identificato batteri anaerobici tipici dell’intestino umano — tra cui Romboutsia hominis, Clostridium moniliforme, Ruminococcus bromii, Treponema succinifaciens e Kineothrix sp. — la cui autenticità è stata verificata attraverso l’analisi del danno al DNA antico. Con il passare dei secoli il DNA subisce infatti un deterioramento chimico prevedibile e misurabile: alcune delle sue molecole costitutive si trasformano spontaneamente in altre, accumulando nel tempo una serie di piccoli “errori” che possono essere utilizzati come una sorta di orologio molecolare. Più questi errori sono frequenti, più il materiale genetico è antico. I batteri intestinali di Ötzi mostrano livelli elevati di questo tipo di danno — in alcuni campioni sono superiori al 10-20% — mentre i microrganismi introdotti di recente nella mummia ne sono quasi privi, come ci si aspetta da organismi vivi o morti da poco.
Questi batteri originali mostrano una composizione molto simile a quella delle popolazioni umane non occidentalizzate di oggi, prive cioè dell’impatto degli antibiotici, della dieta industriale e di altri fattori tipici delle società moderne. Il microbioma intestinale di Ötzi rappresenta dunque una finestra rarissima sull’ecosistema digestivo dell’età del Rame: una sorta di linea di base evolutiva, anteriore a qualunque pressione antropica moderna.
I lieviti del freddo e la colonizzazione moderna
Ma le scoperte dei ricercatori non sono finite. Mentre l’interno della mummia ha mantenuto una grande stabilità microbica nel corso dei decenni, la superficie esterna racconta una storia diversa, più dinamica e per certi versi preoccupante. I ricercatori hanno isolato dalla pelle, dall’acqua interna dell’organismo e dallo stomaco di Ötzi quattro specie di lieviti psicrofili — organismi adattati a temperature sotto gli zero gradi — appartenenti ai generi Glaciozyma, Mrakia, Phenoliferia e Gofeauzyma. Si tratta di specie molto specializzate, con una parentela genetica accertata con ceppi provenienti da regioni estremamente fredde come l’Antartide, e che quindi potrebbero avere colonizzato la mummia già da millenni, infiltratesi dall’ambiente glaciale nel quale Ötzi viveva. “Qui vediamo una continuità – spiega Frank Maixner, direttore di Eurac Research – questi lieviti hanno accompagnato Ötzi, per così dire, nel suo lungo viaggio attraverso le epoche”.
Confrontando campioni di pelle prelevati nel 2010 e nel 2019, gli scienziati hanno però osservato un cambiamento netto: la presenza di Glaciozyma watsonii è passata dall’85% al 98% della comunità fungina esterna, con frammenti di DNA più lunghi e un livello di danno molecolare inferiore. I ricercatori hanno estratto da questi campioni sia del DNA fortemente degradato, indizio di antichità, sia del DNA ben conservato, segno di attività recente. Un dato che indica una colonizzazione attiva, in corso, anche alle attuali condizioni di conservazione a −6 °C con il 99% di umidità relativa.
Un batterio resistente
Tra i microrganismi moderni identificati, spicca Pseudomonas sp. 5C2, un batterio già noto per essere stato isolato in ambienti glaciali della Groenlandia. L’analisi a livello di ceppo ha rivelato che un singolo clone di questo batterio ha colonizzato la mummia diffondendosi in più parti (polmone, stomaco, pelle) con una divergenza genetica minima tra i diversi campioni. Il batterio possiede inoltre i geni per degradare i fenoli, sostanze chimiche impiegate nella conservazione di Ötzi subito dopo il suo ritrovamento nel 1991, il che suggerisce che il trattamento chimico originario abbia involontariamente selezionato i microrganismi oggi dominanti sulla superficie della mummia.
Implicazioni per la conservazione
Queste osservazioni, dicono i ricercatori, impongono una riflessione profonda sulle strategie di conservazione. L’acqua nebulizzata utilizzata per mantenere l’umidità nella camera frigorifera del Museo Archeologico dell’Alto Adige, per esempio, ha introdotto una comunità batterica dominata da Methylobacterium e Sphingomonas, che oggi caratterizza in modo preponderante la superficie esterna della mummia. La sterilizzazione UV dell’acqua non è stata sufficiente a impedirne la colonizzazione. Alcuni dei microrganismi identificati possiedono geni per enzimi degradativi come collagenasi, proteasi e lipasi. Il collagene è uno dei principali costituenti strutturali della pelle e del tessuto connettivo della mummia: la presenza di questi enzimi rappresenta un rischio potenziale, seppur lento, per l’integrità fisica del reperto.
Sorveglianza genomica
“Le condizioni di conservazione delle mummie glaciali non sono ancora state comprese appieno”, ammette Marco Samadelli, esperto di conservazione e coautore dello studio. Oggi, rassicura Elisabeth Vallazza, direttrice del Museo Archeologico dell’Alto Adige, queste sono molto stabili: “Un monitoraggio microbiologico accurato garantisce che la mummia non subisca alcun danno. Tuttavia – aggiunge Vallazza – sono certamente necessarie ulteriori ricerche e un grande impegno nella conservazione per preservarla per molte altre generazioni”. Gli autori propongono dunque un cambio di paradigma: non più semplice conservazione statica, ma sorveglianza genomica continua, con monitoraggio periodico delle comunità microbiche attraverso approcci multi-omici, per intercettare eventuali passaggi dalla dormienza all’attività metabolica prima che possano causare danni irreversibili a un reperto così prezioso.
Oltre alla loro importanza per la conservazione della mummia, i risultati aprono anche nuove prospettive per la ricerca: i microrganismi che prediligono le basse temperature potrebbero, ad esempio, essere impiegati in processi industriali ad alta efficienza energetica, come le fermentazioni a basse temperature.
Credit foto: South Tyrol Museum of Archaeology/Eurac Research/Marion Lafogler
