I microrganismi chemioautotrofi marini svolgono un ruolo chiave nel fissare il carbonio inorganico disciolto negli oceani e regolano così gli equilibri ecologici degli ambienti marini: questo gli scienziati lo sanno da tempo. Rimane invece ignota la precisa identità di questi microrganismi, così come il tipo di nutrienti da cui traggono energia. A lungo gli scienziati hanno pensato che i principali responsabili fossero da cercare tra gli Archea, ma un nuovo studio scompiglia le carte in tavola. A sostenere il ciclo del carbonio negli ambienti oceanici sarebbe infatti un gruppo di nitrobatteri (o batteri nitrificanti) del phylum Nitrospinae: questi insospettabili batteri contribuirebbero a fissare negli oceani oltre 1,1 gigaton di carbonio all'anno.

Il team di ricercatori del Bigelow impegnanti nel campionamento di acque dall'oceano profondo (Foto: Bigelow).

Chi fissa il carbonio negli oceani?

La maggior parte della fissazione del carbonio marino avviene nella zona mesopelagica, ovvero la fascia compresa tra i 200 e i 1000 metri al di sotto della superficie del mare. Una zona troppo profonda perché vi arrivi la luce del sole e, quindi, perché qualsiasi organismo possa svolgervi la fotosintesi. Eppure è qui che avviene la maggior parte della fissazione del carbonio inorganico presente negli oceani. Gli scienziati sanno molto poco sui microrganismi che abitano queste vaste zone dell’oceano e su quali circuiti biochimici si basa il loro metabolismo: un limite reso ancora più invalicabile dalla difficoltà a coltivare molti di questi microrganismi in laboratorio. Per aggirare il problema, gli scienziati del Bigelow Laboratory for Ocean Sciences hanno raccolto campioni di acqua oceanica provenienti da 40 zone mesopelagiche sparse nel mondo e hanno eseguito analisi genomiche sui microrganismi rinvenuti. Questo ha permesso di stringere il cerchio degli indiziati attorno a un gruppo specifico gruppo, quello dei batteri nitrificanti. Ad essere coinvolti, sarebbero i cosiddetti NOB o nitrite-oxydizing bacteria del phylum Nitrospinae, il cui metabolismo si basa sull’ossidazione di composti azotati. Questi batteri costituiscono appena il 5% della popolazione microbica presente negli oceani, ragion per gli scienziati hanno per lungo tempo sottostimato il loro contributo nei processi di fissazione del carbonio. Eppure, a dispetto della loro bassa percentuale, questi batteri contribuirebbero a fissare oltre 1,1 gigaton di CO₂ all’anno nella zona mesopelagica.

Nitrospinae: un ponte tra ciclo dell'azoto e ciclo del carbonio

Dei 3500 genomi di batteri e archeobatteri analizzati, circa 100 appartengono a batteri nitrificanti. Di questi genomi, 30 sono stati sequenziati completamente: questi dati hanno permesso agli scienziati di addentrarsi nelle caratteristiche biochimiche di questi batteri e di rivalutare il loro ruolo nella fissazione del carbonio. Il ruolo di questi batteri nitrificanti nella fissazione del carbonio è stato dimostrato aggiungendo diossido di carbonio marcato con un isotopo radioattivo a campioni di acqua prelevata dalla fascia mesopelagica. Questi esperimenti hanno dimostrato che i batteri Nitrospinae sono i principali responsabili dell’assorbimento di carbonio inorganico, in grado di fissare dal 15 al 45% del carbonio inorganico. Questo studio dimostra il ruolo chiave degli insospettabili Nitrospinae e getta nuova luce sul legame, in ambiente marino, tra il ciclio biogeochimico dell’azoto e quello del carbonio. -- Immagine Box e Banner: Pixabay