Habitat primordiali: i laghi antartici.

Ghiacci polari, bacini ipersalini, deserti rocciosi, bocche idrotermali, caldere vulcaniche… ciò che più accomuna questi ambienti “estremi” per le forme di vita terrestri è, secondo alcuni studiosi, la loro “primordialità”, ovvero la loro stretta somiglianza con quelle che furono le condizioni chimico-fisiche ancestrali presenti durante le prime fasi della storia naturale del nostro pianeta. Questa considerazione renderebbe gli organismi estremofili, in particolar modo procarioti, e le loro specifiche attitudini dei perfetti modelli per definire caratteristiche e adattamenti delle più antiche forme di vita, di cui purtroppo non possiamo avere testimonianze fossili. Da notare, ad esempio, che, sulla base di moderne ricerche filogenetiche, si è scoperto che molti procarioti estremofili, in particolare i termofili e gli ipertermofili, sono collocabili in prossimità della base dello “Universal tree of life” stilato dai genetisti a conferma dell’antichità dei loro adattamenti ecofisiologici. Esempi molto promettenti di ricerca, che potrebbero avere importanti ripercussioni sulla comprensione del passato del nostro pianeta da un punto di vista sia ambientale che biologico, sono le recenti missioni antartiche riguardanti i laghi di Vostok e Untersee.

Il lago Vostok è il più grande degli oltre 70 laghi subglaciali di acqua dolce che si trovano al di sotto della calotta glaciale del continente antartico.  Situato nelle vicinanze della base russa Vostok, nell’Antartide orientale, è stato scoperto da scienziati russi e britannici negli anni sessanta-settanta (Oswald et al 1963) e la sua esistenza venne ufficializzata negli anni ‘90 grazie all’integrazione di diverse tecnologie quali misurazioni radar (penetranti il ghiaccio profondo) aeree e satellitari, e analisi ecografiche delle onde sismiche. A causa della sua profonda posizione si tratta probabilmente del lago più antico del globo rimasto intatto fino ai giorni nostri, le cui acque risulterebbero isolate, al di sotto di 3600 m di ghiaccio, da circa 15 milioni di anni (Siegert 2000).
Fino dal 1974 un contingente di scienziati russi è presente in Antartide presso la Stazione Vostok (−89,4 °C) per effettuare ricerche paleoclimatiche, e, a tale scopo, nel 1990 iniziarono dei carotaggi da parte di gruppi russi, francesi e americani, collocati proprio al di sopra del lago. La trivellazione venne bloccata nel 1999 in seguito ad alcuni accordi internazionali, sia per evitare contaminazioni che avrebbero vanificato qualsiasi intento di studiare eventuali forme di vita residue di ere geologiche antichissime, sia per la pericolosità insita nell’apertura di un condotto di sfogo verso la superficie per acque soprassature di ossigeno e sottoposte ad altissime pressioni quali quelle del Vostok.
L’attuale distanza della trivellazione dall’acqua liquida del lago è stimata a circa 150 m e l’analisi dei carotaggi ha stabilito che gli ultimi 60 metri estratti non sono più costituiti da ghiaccio di calotta, ma da acqua lacustre ghiacciata che, analizzata da vari laboratori, è risultata tutt’altro che sterile (Karl et al 1999, Siegert et al 2001) alimentando sia polemiche circa la contaminazione dei campioni che speranze nei confronti della possibilità di scoprire nuove frontiere della vita.
Nel Novembre 2010 l’ Antartic Treaty System ha approvato la valutazione di impatto ambientale per la perforazione del ghiaccio rimanente e l’esplorazione del lago Vostok (in programma per l’inverno 2011/2012) da parte dell’ Artic and Antarctic Research Institute, in possesso di una metodologia sicura per ottenere campioni dal lago senza il rischio di contaminazioni.

Il lago Untersee è un enorme lago superficiale di acqua dolce situato all’interno del complesso delle Gruber Mountains, nell’Antartide orientale; la sua profondità raggiunge i 169 m, mentre la superficie è costantemente ricoperta da ghiaccio che va a fondersi, sulle sponde, con antichi ghiacciai. La caratteristica più insolita di questo bacino è l’alta alcalinità delle sue acque che negli strati superficiali rasenta quella della candeggina, con livelli di pH che oscillano tra 9,8 e 12,1, per poi acidificarsi sul fondo. Inoltre vi si registrano una sovrasaturazione di ossigeno, un’ alta salinità e conducibilità elettrica e la presenza di sedimenti ad alta concentrazione di gas metano (più alta di qualsiasi altro lago sulla terra) che ospitano da almeno 100.000 anni fiorenti comunità microbiche.
Il fondo del lago è infatti ricoperto da tappeti microbici fotosintetici  che arrivano fino a molti metri di spessore, composti primariamente da cianobatteri filamentosi. Questi microbial mats si organizzano in strutture macroscopiche a forma di pinnacolo di due differenti grandezze: piccoli coni, alti pochi centimetri e dominati da microrganismi appartenenti al genere Leptolyngbya, molto comuni anche in altri laghi antartici, ed enormi stromatoliti che arrivano all’altezza di 60 cm dal fondo, caratterizzate dal genere Phormidium.
Queste ultime strutture rappresentano una scoperta eccezionale in quanto, oltre a non essere mai state precedentemente riscontrate in nessuno dei moderni ecosistemi conosciuti, esse risultano identiche alle più antiche forme fossili del pianeta (risalenti fino a 3.500 milioni di anni fa) che furono ampiamente diffuse nel Precambriano.
Rappresentando dei veri e propri fossili viventi di matrice batterica o, quantomeno, un “analogo moderno delle stromatoliti fossili più antiche” (Andersen et al. 2011), lo studio di questi organismi e delle loro uniche proprietà metaboliche apre nuove prospettive per la comprensione delle caratteristiche ambientali chimico-fisiche e biologiche delle più antiche comunità di viventi ad oggi note.

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Fonti:

  1. http://www.bbc.co.uk/news/
  2. http://www.ldeo.columbia.edu/~mstuding/vostok.html
  3. http://www.sciencenews.org/
  4. Siegert M., Ellis-Evans, J., Tranter, M., Mayer, C., Petit, J-R., Salamatin, A., and Priscu, J., Physical, chemical and biological processes in Lake Vostok and other Antarctic subglacial lakes, Nature, V. 414, p. 603-609. (December 2001)
  5. Siegert MJ (2000). “The identification, examination and exploration of Antarctic subglacial lakes”. Sci Prog 83 ( Pt 3): 223–42.
  6. Andersen, DT; Sumner, DY; Hawes, I; Webster-Brown, J; Mckay, CP. “Discovery of large conical stromatolites in Lake Untersee, Antarctica”. Geobiology. Retrieved May 2011.
  7. Karl D. M., Bird2, D. F., Björkman, K., Houlihan, T., Shackelford, R., Tupas, L. 1999. Microorganisms in the Accreted Ice of Lake Vostok, Antarctica. Science, 286: 2144-2147.
  8. Oswald, GKA; Robin, G. de Q. (1973). “Lakes beneath the Antarctic Ice Sheet”. Nature 245 (5423): 251–4.
  9. Corso di Atrobiologia del Prof. Enzo Gallori Università degli Studi di Firenze

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4 risposte a Habitat primordiali: i laghi antartici.

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  4. Anonimo ha detto:

    Molto interessante. Stavo proprio approfondendo questo argomento. Consiglio a chi fosse interessato di fare una visitina al museo nazionale dell’antartide che si trova a siena (consiglio di fissare prima…). Eduardo

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