Giù verso le sorgenti idrotermali

C’è una straordinaria “esplosione” di vita a profondità abissali e si trova in corrispondenza delle sorgenti idrotermali. Da quando fu scoperto questo particolare ecosistema, gli scienziati hanno raccolto, con osservazioni dirette fino a 3-4 mila metri di profondità, una mole impressionante di dati.

Importantissimi, perché le sorgenti idrotermali oceaniche rappresentano un ecosistema eccezionale, assolutamente unico per caratteristiche topografiche, geologiche e biologiche. Per di più questi ambienti, antichissimi e stabili per milioni di anni, non sono mai stati condizionati dall’attività dell’uomo, e quindi rappresentano un ottimo modello di quelle che dovevano essere le condizioni ambientali e climatiche al momento della comparsa della vita sulla terra. E’ facile a questo punto immaginare tutte le implicazioni evolutive che ad essi possono essere associate. Ma non solo: grazie alle biotecnologie si potranno avere a disposizione, in un prossimo futuro, nuove molecole da utilizzare per applicazioni agro-industriali e forse nella vita di tutti i giorni.

Le sorgenti idrotermali abissali sono state scoperte quasi per caso circa venti anni fa, a largo delle isole Galapagos, durante alcune ricerche oceanografiche. Una volta avuta conferma dell’esistenza di fenomeni geotermali sottomarini, gli scienziati americani hanno deciso di scendere nelle profondità oceaniche e andare a vedere di persona quale fosse la portata di tali fenomeni. Un ruolo fondamentale in questa esplorazione abissale lo ha avuto l’Istituto Oceanografico di Woods Hole (Massachusetts, Usa). Grazie al batiscafo Alvin, i ricercatori hanno potuto raggiungere in modo relativamente agevole i siti dove si trovano le sorgenti di acqua calda. Una volta lì hanno osservato e documentato – e per diversi anni in modo assolutamente esclusivo – quello spettacolo inaspettato, offrendolo per la prima volta al mondo. Il prelievo di campioni geologici e biologici si è dimostrato in seguito di straordinaria importanza, perché ha permesso la scoperta e lo studio di nuove forme di vita.

Quello che colpì immediatamente gli scienziati fu la straordinaria abbondanza di fauna che caratterizza le zone circostanti le risorgenze. Infatti, al contrario di ciò che si osserva a partire dai 2-300 metri di profondità, e cioè un fondale apparentemente privo di vita, in presenza di queste emissioni l’intera area è popolata da bivalvi, crostacei e invertebrati. Questi organismi sono spesso presenti come popolazioni composte da numerosissimi individui, e la loro densità è talmente elevata da ricoprire ogni minimo spazio disponibile nelle immediate vicinanze.

La ragione di questa “esplosione” di vita a profondità abissali sta tutta nel flusso geotermale originato dall’attività vulcanica presente al di sotto della crosta terrestre sommersa, che viene emesso a elevata pressione e temperatura attraverso la superficie del fondale. Non a caso le sorgenti abissali sono localizzate lungo le faglie oceaniche caratterizzate da movimenti sismici, in particolare lungo la dorsale ad ovest del continente americano, nel mezzo dell’Oceano Atlantico, e nelle immediate vicinanze del Giappone.

A causa della fortissima pressione idrostatica, i flussi di acqua calda sono spesso in grado di raggiungere temperature di 350°C, mentre la normale temperatura dell’acqua a queste profondità è di 2-4 °C. Le acque hanno inoltre una colorazione particolarmente scura e fuliginosa, visibile anche a decine di metri di distanza, dovuta alla loro composizione ricca di composti inorganici, tra cui zolfo e minerali ferrosi. Il continuo deposito dei composti attorno alle risorgenze fa sì che, con il passare degli anni, si creino delle strutture rocciose molto appariscenti, detti, per via della forma e del fluido nero che ne fuoriesce, “camini neri” (in inglese “black smokers”). Queste strutture possono raggiungere anche dimensioni ragguardevoli (alcuni metri) e andare incontro a “disattivazione”: dopo un certo periodo di tempo in quel punto l’emissione di acqua cessa e trova poi sfogo nelle vicinanze.

La ricchezza di minerali che caratterizza questi luoghi dà dunque origine ad una catena alimentare estremamente efficiente, che parte da microrganismi chemolitotrofi (capaci cioè di fissare la CO2 e di utilizzare composti organici come fonte di energia) e arriva ai crostacei e ai pesci, rappresentando la chiave biologica di queste “oasi di vita”, davvero incredibili a simili profondità. In termini strettamente metabolici, questo fenomeno biologico rappresenta l’unico esempio nel mondo vivente in cui si ha formazione di carbonio primario in assenza di luce. L’intero sistema biologico trae infatti origine dalle capacità metaboliche di particolari microrganismi che trasformano i composti inorganici in sostanze più complesse, escludendo qualunque fenomeno fotosintetico.

Questi particolari microrganismi chemolitotrofi vivono all’interno di invertebrati tubiformi, sostituendosi in pratica al loro apparato digerente e dando origine a quello che viene definito come “trofosoma”. L’organo è costituito da miliardi di batteri che utilizzano i composti inorganici e cedono composti più complessi all’invertebrato il quale, fatta eccezione per i primi stadi giovanili, vive soltanto grazie a questa simbiosi.

*Docente di Microbiologia ambientale e biotecnologie microbiche, Università della Tuscia, Viterbo

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