Nel cuore di Siljan, microbi e metano

Comprendere come la vita abbia avuto origine e si sia evoluta sul nostro pianeta resta uno dei grandi interrogativi della scienza moderna. Una delle teorie formulate dagli scienziati suggerisce che un ruolo chiave in questo processo, in particolare nel passaggio dalla chimica prebiotica ai primi sistemi viventi, potrebbero averlo avuto gli impatti meteoritici, non solo trasportando molecole organiche e sostanze volatili, ma anche favorendo la produzione ex novo di ingredienti chimici essenziali per la vita.

A lungo considerati eventi esclusivamente distruttivi, un numero sempre maggiore di studi riconosce infatti gli impatti meteorici come episodi cruciali nell'evoluzione biologica dei pianeti: generano calore, facilitano la creazione di substrati adatti alla chimica prebiotica, aumentano la porosità e la permeabilità delle rocce, favoriscono la colonizzazione microbica profonda e l'attivazione di una serie di percorsi metabolici in grado di modellare l'abitabilità del sottosuolo.

È in questo quadro che si inserisce il nuovo studio condotto da un team di scienziati guidato dall'Università Linneo, in Svezia: analizzando le acque profonde prelevate da un antico cratere da impatto, gli scienziati hanno individuato prove della presenza di microbi metanogeni, una scoperta che offre nuove indicazioni sulla vita in condizioni estreme sul nostro pianeta e mostra come questi siti possano essere degli hotspot biologici, cioè aree in cui è possibile sia avvenuta la prima colonizzazione microbica della crosta superiore di corpi planetari sterili.

Il cratere da impatto oggetto dello studio è il cratere di Siljan, una vasta depressione situata nella Svezia centrale, prodotta circa 380 milioni di anni fa dalla collisione di una meteorite. Con un diametro di circa 52 chilometri, il cratere è una delle quindici strutture d'impatto più grandi conosciute sulla Terra e la più estesa d'Europa. Proprio lì, a circa 400 metri di profondità, i ricercatori hanno prelevato diversi campioni, dimostrando la produzione di metano da parte di batteri che utilizzano diverse fonti di carbonio, incluso il petrolio locale.

La scoperta, spiegano i ricercatori, è particolarmente significativa, perché fornisce la prima prova della presenza di batteri metanogeni in ​​un cratere da impatto, e dimostra che un percorso specifico di produzione di metano - la cosiddetta metanogenesi metilotrofica - è attivo nel sottosuolo terrestre, un ambiente tipicamente difficile da studiare.

Per arrivare a questa conclusione, gli autori dello studio hanno condotto esperimenti di laboratorio utilizzando campioni di acqua di falda prelevati tramite trivellazione a circa 380 metri di profondità. I campioni sono stati quindi utilizzati per allestire colture batteriche in condizioni controllate, con l'obiettivo di testare la capacità metanogena dei microrganismi presenti. I risultati delle indagini hanno dato esito positivo: prelevando con una siringa un campione di gas dalla coltura cellulare e analizzandolo mediante gascromatografia, in presenza di petrolio autoctono, impiegato come potenziale substrato organico, è stata rilevata una significativa produzione di metano, pari a circa 15 parti per milione.

Il passo successivo è stato l'identificazione dei batteri coinvolti nella produzione della molecola. Per farlo, i ricercatori hanno sottoposto le colture cellulari ad analisi metagenomiche e metatrascrittomiche, due tecniche di biologia molecolare. La prima, attraverso l'estrazione e il sequenziamento del Dna totale presente nei campioni, permette di studiare il contenuto genomico di tutti i microrganismi presenti, consentendo l'identificazione delle varie specie e del loro potenziale genetico. La seconda, invece, si concentra sulle molecole di Rna di una comunità microbica, fornendo informazioni sui geni attivi e sui processi metabolici in atto in un dato momento. Combinando questi due approcci, i ricercatori hanno ottenuto un quadro della struttura e delle funzioni biologiche delle comunità microbiche presenti all'interno del cratere da impatto.

Andiamo ai risultati. Le indagini metagenomiche hanno indicato che la responsabile della metanogenesi è una comunità batterica sorprendentemente semplice, dominata da due sole specie entrambe molto attive dal punto di vista trascrizionale : Candidatus Methanogranum gryphiswaldense, un archeobatterio anaerobio che produce metano a partire da composti organici, e Acetobacterium sp. KB-1, un batterio acetogeno noto per la sua versatilità metabolica.

Per quanto riguarda l'analisi transcrittomica, le indagini hanno mostrato che i trascritti prodotti da queste due specie rappresentano oltre il 99 per cento dell'Rna totale rilevato, e che la maggior parte di essi codifica per macromolecole coinvolte nella metanogenesi idrogenotrofa, una via metabolica attraverso cui l'idrogeno molecolare e l'anidride carbonica vengono trasformati in metano.

«Il cratere Siljan offre una finestra sulla resilienza della vita», osserva Henrik Drake, professore presso l'Università Linneo e coautore della pubblicazione. «Se i microbi riescono a prosperare qui, potrebbero anche persistere nelle strutture da impatto su altri pianeti». Un'idea condivisa da Femke van Dam, ricercatrice nella stessa università e prima autrice dello studio: «I crateri da impatto non sono solo cicatrici geologiche, ma possono essere veri e propri rifugi microbici. I nostri risultati suggeriscono che ambienti analoghi su Marte potrebbero ospitare la vita, ciò anche alla luce del fatto che il metano sul Pianeta rosso è stato rilevato in corrispondenza di questi siti».

Per saperne di più: