La presenza di acqua e vita al di sotto del ghiaccio antartico ha sorpreso gli scienziati

Anziché essere il blocco di ghiaccio inadatto alla vita che credevano i ricercatori, il Lago Enigma, situato nella parte orientale dell’Antartide, ospita nei suoi fondali di acqua liquida una variegata comunità di batteri, alcuni mai trovati in un lago simile
di Martina Saporiti
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Il paesaggio dell’Antartide non è così monotono come ci si potrebbe aspettare. Ci sono un sacco di laghi: alcuni, iper-salini, restano liquidi nonostante temperature eccezionalmente basse, altri, d’acqua dolce, sono ricoperti da uno strato superficiale di ghiaccio perenne, altri ancora rimangono interamente ghiacciati. Tra quest’ultimi si pensava ci fosse il Lago Enigma, una superficie irregolare di 140.000 metri quadrati nella parte orientale del Continente Bianco (Terra Vittoria), esposto abitualmente a temperature sotto lo zero che nei mesi invernali possono arrivare ai -41 °C.

“Sin dalla sua scoperta, gli scienziati sono sempre stati convinti che questo lago fosse tutto un blocco di ghiaccio dalla superficie al fondo e non adatto a ospitare forme di vita”, ha raccontato a “Le Scienze” Michail M. Yakimov dell’Istituto di scienze polari del Consiglio nazionale delle ricerche (CNR-ISP), microbiologo esperto di ambienti estremi. Invece, durante la XXXV spedizione italiana in Antartide che si è svolta tra novembre 2019 e gennaio 2020, scienziati del CNR-ISP e dell’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia hanno scoperto con indagini radar che sotto uno strato di 9-11 metri di ghiaccio perenne c’è acqua liquida: una colonna profonda almeno 12 metri con una marcata stratificazione termica e chimica, assai povera di nutrienti.

Batteri in salamoia sotto il ghiaccio antartico

“Incuriositi dalla scoperta, hanno utilizzato un particolare sistema di perforazione che ha permesso loro di penetrare il lago in modo sterile e raccogliere campioni senza rischio di contaminazione ed è emerso che il lago è una sorta di ‘capsula del tempo’ che racchiude i segreti di una vita antica”, ha proseguito il ricercatore. Nell’acqua vivono infatti numerosi e diversi microorganismi, descritti in uno studio sulla rivista del gruppo Springer Nature “Communications Earth & Environment” coordinato dallo stesso Yakimov, che con molta probabilità discendono da quelli residenti nel lago prima ancora che il ghiaccio lo “sigillasse” isolandolo dall’esterno, un fatto avvenuto 6-12 milioni di anni fa.

Un’impronta fossile – anche se vivente – ma con un tocco di contemporaneità: il lago è alimentato dalla fusione del vicino ghiacciaio Amorphous, per questo la sua comunità microbica potrebbe essere un mix di organismi antichi, originari del lago stesso, e di nuovi arrivati dal ghiacciaio. Un’ipotesi affascinante che però, sottolineano gli autori dell’articolo, richiederà ulteriori studi per essere confermata.

Intanto, per caratterizzare i microorganismi del lago, per prima cosa i ricercatori hanno visionato i video subacquei realizzati in alcuni dei siti di perforazione. Le riprese hanno mostrato un fondale ricoperto da colonie di microorganismi (i cosiddetti tappeti microbici o microbial mat) dalle forme più strane: dense masse “accartocciate”, talvolta allungate a formare strutture simili ad alberi alte anche 40 centimetri; altre invece piatte e sottili e disseminate da pinnacoli a forma di cuspidi.

“Le analisi con microscopia a epifluorescenza e confocale hanno confermato la predominanza di cianobatteri, batteri fotosintetici, densamente raggruppati”, ha spiegato Yakimov.

Un ecosistema microbico sotto il ghiaccio antartico

(red)
Ma è stata l’analisi del DNA sparso nei campioni a svelare la grande ricchezza di vita microbica del lago. “I test di laboratorio hanno confermato la presenza di 21 phyla batterici ed eucariotici, questi ultimi tutti organismi unicellulari e fototrofi, sia nel ghiaccio superficiale sia negli strati stratificati della colonna d’acqua e nei tappeti microbici – ha continuato il microbiologo – i batteri più numerosi [all’incirca il 60 per cento del totale, NdR] sono Pseudomonadota, Actinobacteriota e Bacteroidota”.

Tra i microorganismi planctonici e bentonici, cioè galleggianti e adagiati sul fondale, ci sono invece soprattutto Patescibacteria, Chloroflexota, Verrucomicrobiota e Planctomycetota.

Un enorme lago scoperto sotto la calotta antartica

“La scoperta più sorprendente è stata proprio trovare tanti Patescibacteria – ha ammesso Yakimov – queste forme di vita estremamente semplici presentano un genoma ‘ristretto’ che consente alle loro piccolissime cellule [mediamente 200-350 nanometri di diametro, NdR]di eseguire solo un numero selezionato di processi con funzioni metaboliche limitate. Di conseguenza, questi batteri hanno adottato uno stile di vita simbiotico o predatorio obbligato, facendo affidamento interamente sulle rispettive cellule ospiti.”

Si avevano notizie di Patescibacteria in altri ambienti estremi come il permafrost o il suolo antartico, ma è la prima volta che questi microorganismi vengono trovati in un lago come Enigma. Per esempio, non ce n’è traccia nei laghi dalla superficie perennemente ghiacciata della vicina regione McMurdo Dry Valleys, una delle più studiate del Continente Bianco, il che confermerebbe l’assoluta singolarità dell’ecosistema Enigma, una rete trofica semplice ma inaspettatamente completa, comprendendo sia produttori primari (gli organismi alla base della catena alimentare, quelli che “creano” biomassa) sia specie che vivono di simbiosi o “mangiando” le altre.