Scoperti batteri viventi nella media e alta troposfera

I ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno scoperto un numero significativo di microrganismi viventi, soprattutto batteri, nella media e alta troposfera (la sezione dell’atmosfera tra circa 6 e 9 km sopra la superficie della Terra) attraverso l’uso di tecniche genomiche.

Per il momento, i ricercatori non sono certi che i microrganismi risiedano abitualmente in questa sezione dell’atmosfera. Potrebbe essere infatti che sono finiti in quella sezione dell’atmosfera, dalle temperature e dalle condizioni climatiche non proprio semplici, dalla superficie terrestre a causa di venti, temporali o flussi di risalita dell’aria calda.  I ricercatori ritengono tuttavia che i microrganismi potrebbero svolgere un ruolo importante nella formazione del ghiaccio e che possano in qualche modo influenzare le precipitazioni e quindi il clima.

I microrganismi sono stati scoperti grazie a campioni d’aria prelevati nell’ambito del progetto Genesis and Rapid Intensification Process (GRIP) della NASA, che esamina le masse d’aria a bassa ed alta quota legate alle tempeste tropicali. Secondo un comunicato stampa del Georgia Institute of Technology, il campionamento è stato condotto da velivoli DC-8 sia sulla terraferma che sul mare.

Il campionamento è avvenuto prima, durante e dopo gli uragani Earl e Karl nel 2010.

“Non ci aspettavamo di trovare così tanti microrganismi nella troposfera, che è considerata un ambiente difficile per la vita”, ha detto Kostas Konstantinidis, assistente professore presso la Scuola di Ingegneria Civile e Ambientale presso il Georgia Institute of Technology, in un comunicato. “Sembra che ci sia una certa diversità di specie, anche se non tutti i batteri si trovano nell’alta troposfera.”

I ricercatori hanno usato un sistema di filtri a bordo degli aerei DC-8 per raccogliere i microrganismi dall’aria esterna che veniva fatta entrare in sonde di campionamento dell’aereo. Essi hanno utilizzato tecniche genomiche come la reazione a catena della polimerasi (PCR) e il sequenziamento dei geni per esaminare i filtri. Questo ha dato ai ricercatori la capacità di identificare i microrganismi e di stimare il loro numero senza fare affidamento sulle tradizionali tecniche di coltura cellulare.

I ricercatori hanno scoperto che i campioni di massa d’aria sopra l’oceano ha rivelato batteri per lo più marini, mentre i campioni delle masse d’aria presi sulla terra ha evidenziato per lo più batteri terrestri. Questa è una parziale conferma del fatto che le osservazioni sono affidabili, e che effettivamente i batteri riescono a viaggiare in qualche modo dalla terra alla troposfera.

Gli scienziati hanno anche scoperto prove convincenti che gli uragani hanno un importante effetto sulla distribuzione e sulla dinamica delle popolazioni di microrganismi.

Lo studio ha rivelato che le cellule batteriche rappresentavano circa il 20 per cento di tutte le particelle totali presenti nella gamma di dimensioni da 0,25 a 1 micron di diametro. Lo studio ha anche mostrato che i batteri erano più numerosi dei funghi nei campioni di almeno un ordine di grandezza. I ricercatori hanno infine identificato 17 diverse specie di famiglie batteriche.

“In assenza di polvere o altri materiali che potrebbero fornire un buon nucleo di formazione di ghiaccio, anche solo un piccolo numero di questi microrganismi potrebbe facilitare la formazione di ghiaccio a queste altitudini e attirare l’umidità circostante”, ha detto Athanasios Nenes, un professore del Georgia Institute of Technology. “Poiché sono della dimensione giusta per la formazione di ghiaccio, potrebbero influenzare le nubi intorno a loro.”

I ricercatori pensano che gli spruzzi del mare in tempesta potrebbe essere una delle cause dell’immissione di microrganismi verso il cielo.

“Quando si generano degli spruzzi, è possibile trasportare i batteri perché ci sono tantissimi batteri e materiali organici sulla superficie del mare,” ha aggiunto Nenes.

I ricercatori vorrebbero condurre ulteriori ricerche per determinare se alcuni tipi di batteri sopravvivono meglio di altri nella media e alta troposfera. Vogliono anche capire di più sul tipo di microrganismi presenti e soprattutto se questi esseri viventi sono in grado di avere funzioni metaboliche in quelle condizioni così estreme.

“Per questi organismi, probabilmente, l’alta troposfera non è un ambiente così ostile per vivere”, ha detto Konstantinidis. “Non sarei sorpreso se ci fossero dei processi vitali veri e propri nelle nuvole, ma questo è qualcosa che non possiamo affermare con certezza oggi”.

Il nuovo apparato sperimentale necessario per questo tipo di ricerca è ancora in fase di test in un laboratorio di ricerca.

“Abbiamo dimostrato che la nostra tecnica funziona, e che siamo in grado di ottenere alcune informazioni interessanti,” ha detto Nenes. “Una grande frazione delle particelle presenti nell’atmosfera che prima si pensava composta esclusivamente da polvere o sale marino può effettivamente essere composta da batteri. A questo punto c’è solo da vedere cosa succede lassù, quindi questa ricerca è solo l’inizio di ciò che speriamo di fare.”

I risultati dello studio sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences.