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Perché le banane non hanno semi?

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La banana è uno dei frutti più diffusi e consumati dall’uomo. Domesticata originariamente nella Papua Nuova Guinea, oggi viene coltivata in più di 107 differenti paesi (India in testa) con una produzione globale che supera ampiamente i 100 milioni di tonnellate all’anno.

Ma vi siete mai chiesti come mai le banane non hanno semi? E se non hanno semi, come si riproducono?

La risposta è semplice ma forse non troppo immediata. Per poter capire il mistero che si cela dietro questa falsa bacca della famiglia delle Musaceae dobbiamo introdurre il concetto di ploidia.

In genetica con il termine ploidia si indica il numero delle serie di cromosomi presenti all’interno di una cellula. Prendiamo come esempio l’uomo. Sappiamo che ciascuna nostra cellula somatica (ovvero una qualsiasi cellula che non sia uno spermatozoo o un ovulo) ha 46 cromosomi, 23 ereditati dal padre e 23 dalla madre.

Quinidi abbiamo due serie di cromosomi omologhi e possiamo definirci organismi diploidi o 2N.

I 46 cromosomi umani organizzati in 23 coppie (due serie di cromosomi omologhi)

I 46 cromosomi umani organizzati in 23 coppie (due serie di cromosomi omologhi). I cromosomi X e Y formano la coppia numero 23.

I nostri gameti invece (spermatozoi e ovuli) sono aploidi  (1N) in quanto hanno una sola serie di 23 cromosomi. Unendosi ad un gamete del sesso opposto formeranno una cellula somatica con 46 cromosomi.

In genere numeri pari di ploidia sono ben tollerati dagli organismi e si parla di euploidia (buona ploidia), mentre i numeri dispari sono difficilmente gestibili nella riproduzione binaria di una cellula e in questo caso di parla di aneuploidia.

Anche le banane, in quanto organismi viventi, hanno cellule contenenti cromosomi e anche in questo caso un numero pari di serie di cromosomi è ben tollerato. Una banana diploide (2N) può produrre gameti aploidi (1N), una banana tetraploide (4N) produrrà gameti diploidi (2N), e così via.

Le banane che mangiamo tutti i giorni, invece, sono triploidi (3N) in quanto derivano dall’incrocio tra una banana 4N e una 2N. Come detto sopra un numero dispari di ploidia è difficile da gestire durante la riproduzione. Per questo motivo le banane 3N non riescono a produrre gameti bilanciati e risultano sterili e prive di semi

Ma se sono sterili e senza semi, come si possono riprodurre?

Semplice, per riproduzione asessuata. Quando un banano viene abbattutto per la raccolta dei suoi frutti un suo pollone radicale (nuove piante che si sviluppano dalle radici delle pianta madre) viene ripiantato per far nascere un nuovo banano che darà nuovi frutti.

Questo significa che le banane che mangiamo sono tutte cloni della stessa banana!

Tutte le banane che mangiamo appartengon infatti alla varietà Cavendish ed essendo prodotte senza incroci sono tutte geneticamente molto simili tra loro. Una bassa variabilità genetica comporta un’elevata vulnerabilità agli agenti patogeni. La mancanza di incroci, infatti, limita la diffusione di geni di resistenza che possono proteggere da attacchi di agenti patogeni come virus o funghi.

La banana Cavendish. La maggiormente diffusa nel commercio mondiale.

La vulnerabilità delle banane non è un concetto puramente teorico. Fino agli anni 50, infatti, a dominare il mercato mondiale era la varietà Gros Michel, la quale però fu quasi portata all’estinzione da un fungo che distrusse tutte le coltivazioni mondiali (risparmiando solo parte dell’Asia).

La Gros Michel fu quindi soppiantata dalla Cavendish che mangiamo oggi, ma anch’essa potrebbe estinguersi in pochi anni per via di nuovi funghi e nuove malattie.

Ricercatori in tutto il mondo stanno tentando di salvare la Cavendish e la produzione mondiale di banane attraverso le moderne tecniche di ingegneria genetica (come ho spiegato in un altro POST gli OGM sono solo una tecnica, che, come un questo caso, può essere usata in modo utile e costruttivo).

Curiosità: le banane sono naturalmente lievemente radioattive in quanto ricche di potassio (niente di pericoloso, molti cibi sono lievemente radioattivi). La dose equivalente ad una banana è un’unità di misura che esprime la quantità di radiazioni assorbite. Per fare un esempio l’esposizione alle radiazioni della popolazione italiana nei 10 anni successivi al disastro di Chernobyl è stimata intorno alle 11,5 banane al giorno.

[IMPORTANTE NOTA INTEGRATIVA: In seguito ad un commento lasciato da un lettore, che ringrazio, ho deciso di integrare questo post con informazioni che, per mia ignoranza, erano state escluse dal post originale. Le banane vengono generalmente colte acerbe ed il processo di maturazione una volta staccate è in realtà una decomposizione che aumenta la concentrazione di zuccheri nel frutto e rende il frutto mangiabile. Se la banana viene lasciata a lungo sulla pianta l’effettivo processo di maturazione può portare alla formazione di piccoli semi vestigiali (visibili nella banana come file di fini grani neri). Questi sono sterili e sono residui dei semi delle piante ancestrali dalle quali la banana moderna discende. Potete approfondire ulteriormente l’argomento in articoli dedicati alla selezione delle banane moderne QUI e QUI.]

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Vivere di radiazioni.

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Alzi la mano chi non conosce Godzilla. Anche chi non ama il genere non potrà non conoscere il mostro cinematografico per antonomasia, padre di tutti i mostri giganti spesso identificati con il termine giapponese “kaiju” (letteralmente “strana creatura”).

Il gigantesco lucertolone è tornato recentemente nelle sale con una nuova produzione americana per celebrare il 60° anniversario della sua prima apparizione al largo delle coste giapponesi.

Un fotogramma tratto dal nuovo Godzilla del 2014.

Un fotogramma tratto dal nuovo Godzilla del 2014.

Per chi non lo sapesse, Godzilla non è solo un mostro distruttore di città. Questo bestione simile ad un dinosauro, infatti, nasce anche come critica all’utilizzo dell’energia nucleare ed delle armi atomiche. Con le proprie dimensioni e la propria forza distuttrice Godzilla rappresenta l’inarrestabile potenza dell’energia nucleare.

Capisco possa difficile vedere allegorie guardando un dinosauro di gomma abbattere grattacieli di cartapesta, ma pensate che il primo film uscì nelle sale nel 1954, solo 9 anni dopo le esplosioni atomiche che cancellarono Hiroshima e Nagasaki dalle mappe giapponesi nell’agosto del 1945.

Il tema nucleare è il leitmotiv di tutti i film di Godzilla. Nel primo film del 1954, ad esempio, il mostro viene risvegliato da un’esplosione atomica ed in seguito potenziato dalle radiazioni che lo rendono praticamente invincibile.

Il primo Godzilla del 1954. Un pupazzone circondato da modellini di mezzi militari (credits: Wikipedia)

Nell’immaginario collettivo le radiazioni liberate nell’ambiente in seguito a disastri nucleari sono sempre (e giustamente) assocciate a morte, devastazione e terribili mutazioni genetiche nei sopravvissuti. I danni provocati alla doppia elica del DNA dalle radiazioni ionizzanti possono portare allo sviluppo di tumori e gravi malattie e deformazioni nei neonati. Ovviamente non stiamo parlando di lucertole alte 50 metri, ma le zone altamente radioattive rimangono tra i luoghi più pericolosi ed inospitali del pianeta.

Nonostante queste zone siano praticamente inabitabili dall’uomo, esiste un discreto numero di organismi in grado di sopravvivere in ambienti saturi di radiazioni ionizzanti. Piante, vermi, insetti e batteri, per esempio, hanno stupito tutti dimostrando di poter sopravvivere ed adattarsi alle zone circostanti le rovine del reattore di Chernobyl.

Tra gli organismi radioresistenti spicca su tutti Thermococcus gammatolerans, un archea (organismi unicellulari simili ai batteri) in grado di sopportare un livello di raggi gamma fino a 30.000 grays (il gray è l’unita di misura per l’assorbimento di radiazioni ionizzanti, la dose letale per un essere umano oscilla tra i 4 e i 10 grays).

Thermococcus gammatolerans, questo organismo possiede la miglior resistenza alle radiazioni ionizzanti mai osservata in Natura (credits: Wikipedia)

Ma Thermococcus e gli altri organismi radioresistenti possono vivere in mezzo alle radiazioni, non nutrirsi di radiazioni come il ben più grosso lucertolone citato sopra.

La domanda quindi è: esistono organismi in grado di “mangiare” radiazioni?

Anche in questo caso la Natura non smette mai di stupirci ed effettivamente possiamo trovare degli esseri viventi che traggono la propria energia dalle radiazioni ionizzanti.

Nelle profondità delle miniere d’oro del Sudafrica si possono infatti trovare batteri in grado di sfruttare il decadimento dell’uranio presente nelle rocce. Gli atomi di uranio, decadendo, inducono la radiolisi dell’acqua le cui molecole si spezzano liberando idrogeno. I batteri che vivono in queste miniere sono in grado di combinare l’idrogeno derivato dalla radiolisi con i solfati delle rocce circostanti per produrre energia sufficiente a sostenere la vita in completa assenza di sole (ho già trattato l’argomento in QUESTO post).

Tutto sommato, però, questi batteri vivono dell’idrogeno liberato dalle radiazioni e non direttamente di radiazioni.

Per incontrare organismi che traggono direttamente la propria energia metabolica dalle radiazioni ionizzanti dobbiamo abbandonare le grotte del Sudafrica per spostarci in un ambiente ancora più inospitale, situato nell’Ucraina settentrionale: la centrale nucleare di Chernobyl,dove già abbiamo incontrato gli organismi radioresistenti sopracitati.

Agli inizi degli anni ’90, nelle lande che circondano l’impianto sono state scoperte tre specie differenti di funghi radiotrofici, ovvero in grado di nutrirsi direttamente di radiazioni (QUI un breve articolo su Nature).

Gli organismi appartenenti al regno dei funghi sono noti per nutrirsi praticamente di qualsiasi cosa, dall’amianto al carburante degli aerei. Tra varie prelibatezze nel menù dei funghi troviamo facilmente anche materiali radioattivi. I funghi scoperti a Chernobyl, però, sono unici in quanto non si nutrono di scorie radioattive ma delle radiazioni stesse.

Questi funghi appaiono come una muffa nera. Il colore scuro è dato dalla massiccia quantità di melanina presente all’interno delle loro cellule. La melanina è un pigmento fondamentale per proteggersi dalle radiazioni solari ed è altamente diffuso tra gli organismi viventi (basti pensare alla nostra abbronzatura, ho approfondito l’argomento in QUESTO post).

Cryptococcus neoformas, una delle specie di funghi in grado di nutrirsi di radiazioni ionizzanti scoperte tra le rovine di Chernobyl. (credits: Wikipedia)

La melanina dei funghi di Cernobyl, però, è particolare in quanto non solo protegge il fungo dalle radiazioni ma permette all’organismo di utilizzare gli stessi raggi gamma come fonte di energia. Il meccanismo molecolare non è ancora del tutto noto, ma si pensa che la melanina di questi funghi possa comportarsi in modo simile alla clorofilla delle piante che converte l’energia solare in energia metabolica.

Infatti, in presenza di radiazioni ionizzanti, questi funghi crescono ad un ritmo quattro volte superiore al normale. Come se ne venissero potenziati!

In conclusione devo ammettere che in questo caso la realtà è forse meno esaltante della finzione; del resto un manciata di muffe nere non può competere con una lucertola gigante, e di sicuro la minaccia di un fungo mutante in grado di distruggere una città è decisamente remota. Le vie dell’evoluzione, però, sono infinite e misteriose… Teniamo gli occhi aperti!

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Perché d’autunno le foglie cambiano colore?

Si sta come

d’autunno

sugli alberi

le foglie

(Soldati, G. Ungaretti, 1918)

L’autunno è sicuramente la stagione che preferisco. Il contrasto tra i colori caldi assunti dalle foglie degli alberi ed il clima che si fa via via sempre più freddo sono l’espressione perfetta della transizione tra la frenetica attività dell’estate ed il letargico torpore invernale.

Ma come mai le foglie cambiano colore d’autunno?

Il colore verde delle foglie degli alberi, come ci viene insegnato fin da piccoli, è dovuto alla clorofilla.

La clorofilla è un pigmento fondamentale per il processo noto come fotosintesi clorofilliana grazie al quale le piante ricavano energia dalla luce solare.

Nelle cellule vegetali delle foglie la clorofilla si trova in “sacchetti” chiamati tilacoidi a loro volta impachettati in organelli cellulari noti come cloroplasti.

Rappresentazione di una cellula animale (a sinistra) e una cellula vegetale (a destra). Si possono notare numerose strutture comuni tra i due tipi di cellule (ad esempio il reticolo endoplasmatico liscio e rugoso, l’apparato di Golgi, il nucleo cellulare…). Tra le peculiarità della cellula vegetale vi sono i cloroplasti responsabili della conversione dell’energia luminosa in energia chimica utilizzabile per il metabolismo della pianta.

La clorofilla si associa a proteine presenti nei cloroplasti per formare dei fotosistemi che convertono l’energia luminosa in energia chimica utilizzabile per la sintesti di molecole organiche come i carboidrati (come il glucosio ad esempio).

Grazie a questa capacità le piante sono considerate organismi autotrofi, ovvero sono in grado di sintetizzare le proprie molecole organiche in modo autonomo, partendo da sostanze inorganiche e senza utilizzare energia derivata da altre molecole organiche (come facciamo invece noi organismi eterotrofi).

Cloroplasti ben visibili all’interno delle cellule vegetali.

Le foglie possono perciò essere considerate come delle fabbriche specializzate in cui l’energia proveniente dalla luce viene usata per convertire i nutrienti assorbiti dal terreno in molecole organiche utilizzabili per tutto il metabolismo della pianta stessa (in soldoni le piante si fanno il proprio cibo da sole). Durante la primavera e l’estate, quindi, le piante mantengono quantità elevate di clorofilla all’interno delle proprie foglie in modo da mantenere la fotosintesi a pieno ritmo e garantirsi tutti i nutrienti di cui hanno bisogno.

Con l’avvicinarsi delle stagioni fredde i giorni diventano sempre più corti e la luce a disposizione sempre più scarsa. Per le piante questo rappresenta un segnale, nel corso dell’inverno la fotosintesi non è più praticabile in quanto il rendimento delle fabbriche-foglie sarebbe minore dei costi di mantenimento delle fabbriche stesse.

Alle piante conviene perciò dismettere le fabbriche ed entrare in un periodo di quiescenza a metabolismo rallentato in cui vengono consumati i nutrienti prodotti nel corso delle stagioni calde e luminose.

Un bosco d’autunno

Per interrompere la produzione  nelle fabbriche-foglie le piante devono prima di tutto chiudere i cancelli. Questo processo si realizza tramite l’interruzione della produzione di auxina, un ormone vegetale. Normalmente l’auxina mantiene aperte le vie che vanno dalla pianta alla foglia e viceversa. Con l’arrivo dell’autunno la produzione di auxina si interrompe e alla base della foglia i vasi di trasporto della linfa vengono chiusi interrompendo qualsiasi scambio di nutrienti. Il sigillo, poi, induce il distacco della foglia dal ramo sul quale rimane solo una cicatrice.

Nel processo di smantellamento delle fabbriche-foglie tra le prime cose che vengono eliminate ci sono le macchine dedicate alla raccolta della luce: la produzione di clorofilla viene interrotta e quella esistente viene degradata.

Il colore verde così scompare  progressivamente lasciando spazio al rosso e al giallo, colori sempre presenti nella foglia ma generalmente coperti dalla massiccia quantità di clorofilla che domina su qualsiasi altro pigmento nel corso della primavera e dell’estate.

Il colore giallo delle foglie autunnali è dato dai carotenoidi, la cui produzione non dipende dalla luce e sono quindi sempre presenti nella foglia. I carotenoidi sono pigmenti molto noti ed il loro colore può variare dal giallo, all’arancione al rosso.

Il colore rosso o purpureo è invece dato da una classe di composti chiamati antociani o antocianine. Appartengono alla famiglia dei flavonoidi e, grazie al loro potere antiossidante, proteggono le foglie dai raggi ultravioletti del sole che, come per l’uomo, possono danneggiare il DNA contenuto all’interno del nucleo cellulare. Il colore degli antociani può variare dal rosso al blu.

I diversi colori delle foglie sono dovuti alla presenza di diversi pigmenti. Il verde della clorofilla, molto abbondante nelle foglie, in genere copre il rosso degli antociani e il giallo dei carotenoidi.

Le differenti sfumature delle foglie autunnali dipendono dalle quantità relative dei diversi pigmenti: una foglia con molti carotenoidi e pochi antociani sarà più gialla, viceversa una foglia con molti antociani e pochi carotenoidi sarà più rossa.

La clorofilla residua, poi, può contribuire a determinare il colore finale della foglia così come altri tipi di pigmenti. I tannini, ad esempio, sono responsabili del colore marrone delle foglie di quercia durante l’autunno.

Infine è opportuno ricordare che non tutte le piante perdono le foglie d’inverno. Come tutti ben sanno le conifere come pini ed abeti sono piante sempreverdi che mantengono le proprie sottilissime foglie ad ago sui rami durante tutto il periodo invernale.

Le caducifoglie (o decidue), invece, sono le piante descritte in questo post che perdono le foglie nella stagione sfavorevole (che in alcuni climi può anche essere la stagione secca).

Personalmente considero le piante organismi viventi estremamente affascinanti (in verità non credo esista un essere vivente che non trovi affascinante…), il loro ciclo stagionale è una meraviglia della fisiologia e un esempio magistrale di adattamento all’ambiente circostante e al clima. I loro colori d’autunno ed i rami spogli d’inverno, soprattutto di alberi molto vecchi, hanno un non so che di mistico ed evocativo.

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Uomo Vs resto della Vita: un post demotivante, o forse no.

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Avete in mente quelle immagini di una galassia con una freccia e la scritta “VOI SIETE QUI” che ci ricordano quanto siamo insignificanti di fronte alla grandezza dell’Universo?

Dannazione! Quando hanno fatto la foto ero di spalle! La rifacciamo?

Abbastanza demotivante, vero? Però se consideriamo solo la Vita sul nostro pianeta le cose migliorano e noi esseri umani riacquistiamo la nostra importanza e centralità, o no?

La Vita sulla Terra è una e una sola. Tutti gli organismi che esistono, che sono esistiti e che esisteranno si basano sul carbonio e sulla stessa, identica molecola di DNA in un comune, per quanto intricato, cammino evolutivo.

La tassonomia è la disciplina che si occupa di organizzare gli organismi viventi in gruppi definiti secondo una precisa gerarchia che va dai tre Domini più grandi fino alle specie.

Secondo la gerarchia tassonomica, ad esempio, l’Uomo appartiene al dominio degli Eucarioti, del regno degli Animali, Phylum dei Cordati, della Classe dei Mammiferi, dell’Ordine dei Primati, della Famiglia degli Ominidi, del Genere Homo, della Specie Homo Sapiens (e l’ho pure fatta breve tagliando i vari subphylum, infraclassi, superordini e sottoregni…)

Questa complessità nella classificazione lascia già intuire quanto anche sul nostro pianeta forse non siamo dopotutto così rilevanti.

Si stima infatti che il numero complessivo di specie di organismi eucarioti (ovvero animali, piante e funghi; escludendo batteri e archei) attualmente presenti sulla Terra sia di circa 9 milioni, di cui gran parte ancora da scoprire. Da quando il buon Linneo ha iniziato a classificare gli esseri viventi a metà del XVIII secolo ad oggi sono state descritte circa 1.3 milioni di specie. Ciò significa che l’86% delle specie esistenti è ancora sconosciuto.

Sempre per darvi un’idea della rilevanza della specie umana all’interno della Vita date un’occhiata a questa immagine dell’albero della vita (visibile QUI in alta definizione) simile a quella della galassia presente all’inizio di questo post :

tree

L’albero della vita. Costruito utilizzando i dati raccolti dagli RNA di solo 3000 specie viventi

Il grafico, tra l’altro, diventa ancora più demotivante nel momento in cui si scopre che è stato costruito utilizzando i dati di SOLO tremila specie a fronte dei 9 milioni sopra citati.

Abbiamo quindi appurato che l’uomo è solo una specie su nove milioni ed è pure una specie abbastanza solitaria essendo l’unica esistente appartenente al genere Homo (gli ultimi nostri cugini, i Neanderthal, si sono estinti circa 30.000 anni fa); ma se consideriamo il numero di individui le cose migliorano?

Gli esseri umani al giorno d’oggi sono circa 7 miliardi. Un numero importante che potrebbe permetterci di fare la voce grossa… o forse le cose ci vanno male anche in questo caso…

La popolazione mondiale di galline nel 2003 era di 24 miliardi di individui e si stima che per ogni essere umano sulla Terra esistano circa 200 milioni di singoli insetti divisi in 950.000 specie note (l’80% di tutte le specie eucariote).

La popolazione mondiale di formiche è di circa 50,000,000,000,000,000 individui. Più di 7 milioni di formiche per ogni persona vivente.

Numeri incredibili che però appaiono insignificanti se solo ci spostiamo dal Dominio degli Eucarioti a quello dei Batteri.

I batteri sono microbi procarioti e si trovano ovunque, anche nel nostro intestino. In ogni grammo di terreno ci sono 40 milioni di singoli batteri. La popolazione mondiale di batteri è stimata in 5,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (5X10^30) singoli individui, con una biomassa complessiva che supera quella di piante e animali.

Escherichia Coli (credit: Wikipedia)

Per darvi l’idea, e ricollegarci all’immagine della galassia, se mettessimo in fila indiana tutti i batteri otterremmo una linea continua in grado di percorrere il diametro della nostra galassia…. per diecimila volte….

Niente da fare, anche considerando il numero di individui gli esseri umani rimangono una piccola frazione della Vita.

Ma in fin dei conti questo non è poi così demoralizzante. Saremo anche individui di una piccola specie, di un piccolo pianeta in un grande Universo, ma ciascuno di noi porta con se l’incredibile unicità del proprio patrimonio genetico.

Provate a considerare la serie incredibile di eventi che ha portato alla vostra esistenza individuale. Immaginate il numero gigantesco di eventi casuali che si sono combinati per dare luogo alla vostra persona. Pensate solo alla linea parentale di ogni individuo: ciascuno di noi ha due genitori, quattro nonni, otto bisnonni, sedici trisavoli, trentadue quadrisavoli e così via.

Forse siamo pochi, forse siamo piccoli, ma siamo unici.

La nostra intelligenza, poi, è  un dono evolutivo che ci permette di avere un impatto sull’intero pianeta che supera i limiti delle nostre dimensioni; cerchiamo di usarla con saggezza.

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Può esistere vita senza Sole?

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Fin da piccoli ci viene insegnato che all’origine della Vita sulla Terra c’è il Sole con la sua luce: la luce solare è la fonte di energia utilizzata dagli organismi come le piante per produrre, attraverso la fotosintesi, le molecole organiche (soprattutto carboidrati) necessarie al proprio sostentamento.

Altri organismi, come gli animali (noi compresi), non sono in grado di sintetizzare le molecole organiche necessarie in modo autonomo e sono costretti a ricavarle mangiando le piante che le producono oppure altri animali.

Nonostante il nostro metabolismo non dipenda direttamente dalla fotosintesi, quindi, non può comunque farne a meno in quanto la produzione di molecole organiche da parte delle piante è alla base della nostra rete alimentare (sia mangiando insalata sia mangiando una mucca che ha mangiato erba, per dirla in parole povere). La nostra esistenza e i nostri metabolismi sono indirettamente ma necessariamente collegati alla luce solare (vi sono collegati anche direttamente per svariati altri motivi quali la temperatura ambientale, il ciclo giorno/notte, la produzione di vitamina D ecc. ecc.).

Ma è possibile sostenere la Vita in assenza totale di luce solare?

La risposta a questa domanda è di per sè semplice. Alcuni batteri e archei (un regno di microrganismi simili ai batteri) sono infatti in grado di produrre molecole organiche utilizzando l’energia ricavata da reazioni chimiche inorganiche. Questi organismi, chiamati chemiautotrofi (o chemiosintetici), sono autonomi dalla luce solare e possono usare molecole come zolfo, ferro, ammoniaca o idrogeno per produrre l’energia necessaria al proprio metabolismo. Le reazioni chimiche utilizzate da questi microrganismi sono inoltre fondalmentali per altre forme di vita come le piante che, ad esempio, ottengono i nitrati (composti di azoto) grazie a batteri del genere Nitrosomonas che utilizzano l’ammoniaca per produrre molecole organiche.

batteri

Gli organismi come i batteri chemiosintetici possono quindi vivere senza la luce del sole ma si muovono comunque in un ambiente plasmato dalla fotosintesi e la loro esistenza è, come nel caso dei batteri nitrici sopracitati, strettamente collegata a quella di altri organismi che vivono grazie alla luce del sole.

A questo punto la domanda diventa la seguente: è possibile trovare vita in un ambiente che sia (quasi) completamente isolato dall’influenza della luce solare?

Per rispondere a questa domanda dobbiamo prima di tutto trovare l’ambiente adatto. Gli abissi marini possono essere dei buoni candidati in quanto i raggi solari non penetrano oltre un certo livello (intorno ai 100 metri). Cionostante l’acqua dei fondali non è isolata dall’acqua sovrastante e nutrienti organici prodotti dalla fotosintesi in modo diretto (alghe) o indiretto (pesci) possono sempre raggiungere il fondo.

Ma cosa succede se guardiamo al di sotto dei fondali marini?

Nel 2011 Yuki Morono della Japan Agency for Marine-Earth Scienze and Technology ha trovato batteri in sedimenti marini vecchi di 460.000 anni localizzati 220 metri al di sotto dei fondali dell’Oceano Pacifico. Una scoperta simile ma ancora più estrema è stata fatta da Hans Røy dell’Università danese di Aarhus. Il suo team ha infatti scoperto batteri attivi in sedimenti depositatisi sui fondali dell’Oceano Pacifico 86 milioni di anni fa!

Questi staordinari batteri si trovavano probabilmente sul fondo dell’oceano ancestrale e sono stati progressivamente sepolti dai sedimenti venendo così completamente isolati dal resto del mondo. Per sopravvivere in condizioni così estreme e povere di nutrienti questi batteri hanno adottato due strategie differenti: prima di tutto hanno rallentato il proprio metabolismo a ritmi tali che, ad una prima analisi, risulta difficile dire se siano effettivamente vivi o no; in secondo luogo hanno ulteriormente limitato il consumo delle poche risorse disponibili rinunciando alla riproduzione. Far crescere la popolazione con così poco cibo a disposizione è un suicidio, meglio riparare i corpi cellulari esistenti senza produrne di nuovi. Questo, tra l’altro, renderebbe questi batteri gli organismi viventi più vecchi del pianeta.

Fino ad ora ho parlato solamente di batteri e di archei, quindi solo di microrganismi unicellulari relativamente semplici.

E gli animali? Esistono forme di vita complesse in ambienti completamente indipendenti dalla fotosintesi?

Sembra incredibile ma anche in questo caso la risposta è si!

Il record di vita nelle profondità nella crosta terrestre appartiene ad un verme nematode lungo mezzo millimetro chiamato Halicephalobus mephisto che è stato ritrovato nelle miniere d’oro del Sud Africa ad una profondità di 3.6km. Questo verme vive in acque estremamente povere d’ossigeno e isolate dal mondo esterno da circa 12.000 anni. Questi vermi non dipendono in alcun modo dal Sole poiché si nutrono di batteri chemiosintetici che ricavano energia combinando l’idrogeno con i solfati delle rocce circostanti. Ciononostante dipendono ancora dall’ossigeno disciolto nell’acqua in cui vivono e, quando questo sarà esaurito, i vermi mephisto si estingueranno.

Un esempio di organismi complessi in grado di sopravvivere anche in assenza di ossigeno, invece, è rappresentato da minuscoli animali (≈250 micrometri) appartenenti al Phylum dei Loriciferascoperti nel 2010 sui fondali del Mar Mediterraneo. Questi animali sono ancora poco studiati ma sembra siano caratterizzati da un metabolismo unico all’interno del regno animale. Dai risultati pubblicati su BMC Biology da un gruppo di ricerca dell’Università di Ancona emerge infatti come le cellule di questi Loriciferi siano prive delle centrali energetiche basate sull’ossigeno tipiche di una cellula animale (i mitocondri, si veda questo mio post per approfondire) mentre sono dotate invece di organelli chiamati idrogenosomi che generano energia dall’idrogeno solforato e che si trovano solitamente in microrganismi e funghi.

Loricifera

Loricifera (Photo credit: Wikipedia)

In conclusione, quindi, la vita complessa può esistere sul nostro pianeta anche in assenza di luce solare e, anzi, interi ecosistemi possono esistere senza esserne indipendenti. È il caso della grotta di Movile, 30 metri sotto la superficie della Romania meridionale, dove piccoli crostacei e ragni vivono isolati da milioni di anni grazie a batteri chemiosintetici posti alla base per la piramide alimentare di tutta la grotta.

Tutte queste scoperte sono certamente affascinanti e possono contribuire a cambiare la nostra visione della vita e della sua origine sul nostro pianeta e, chissà, magari aiutarci a trovarla su altri.

[la maggior parte delle informazioni contenute in questo post sono state pubblicate in un articolo del New Scientist dal titolo “Deep life: Strange creatures living far below our feet”]

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