La biodiversità e i nuovi orizzonti della ricerca angela.lorenzin
Lun, 07/27/2020 – 08:45


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Angela Lorenzin

È l’Eden della biodiversità e si trova nel mezzo del deserto messicano di Chihuahuan: stiamo parlando di Cuatro Ciénegas, in spagnolo “quattro paludi”, un bacino con oltre 300 piscine d’acqua dai colori vividi, chiamate pozas, che si estende su 800 chilometri, tra paludi e montagne.

Le sue acque sono pullulanti di microrganismi, tappeti batterici e stromatoliti – strutture biologiche sedimentarie che si formano grazie all’attività di particolari microorganismi, come i cianobatteri – e hanno una composizione chimica che ricorda quella degli antichi oceani terresti: un’acqua povera di fosforo, ferro e azoto.

Come riportato su Science, questo paradiso di biodiversità è dal 1999 oggetto delle ricerche di Valeria Souza Saldìvar e del suo team, che vanta una collaborazione tra diverse università messicane e statunitensi, ma le sue particolarità erano note ai biologi già dagli anni ’60, quando si accorsero della presenza di alcune specie di lumache, pesci, tartarughe e piante che vivevano solo in quel luogo. Nel 1998 Cuatro Ciénegas attirò anche l’attenzione della NASA, che approvò un progetto di ricerca triennale all’interno del suo Astrobiology Institute, per studiare la vita in ambienti estremi con condizioni simili a quelle di altri pianeti. La sensazione era quella di trovarsi di fronte ad un ecosistema antico, molto simile a quello che probabilmente abitava il fondo degli oceani 220 milioni di anni fa.

Una delle scoperte più recenti riguarda l’enorme varietà di specie di archaea – archeobatteri, ovvero batteri antichi che potrebbero aver dato origine agli eucarioti, organismi con cellule nucleate complesse. Il problema principale è stato lo studio del DNA. La prassi voleva che generalmente si prelevassero i campioni microbici da un sito, per poi coltivarli in laboratorio, ma con questi batteri ed archaea non era stato possibile a causa delle difficoltà incontrate nella coltivazione al di fuori del loro ambiente naturale. Questo aveva reso necessario l’isolamento del loro DNA direttamente dall’ambiente. Oltretutto, i livelli elevati di magnesio presenti nell’acqua avevano reso particolarmente difficile l’isolamento del DNA. Nel 2006 vennero resi noti i primi risultati della ricerca negli atti della National Academy of Sciences: 38 gruppi differenti di microrganismi sembravano derivare a loro volta da 10 lignaggi principali di batteri e uno di archaea. Il 10% di questi, inoltre, aveva una stretta somiglianza con quelli che attualmente prosperano nelle profondità dell’oceano in condizioni di calore e di concentrazioni minerali estreme. Una possibile spiegazione potrebbe risiedere nel fatto che questi bacini sono alimentati da sorgenti che attingono a falde acquifere profonde situate nella Sierra San Marcos y Pinos, la cui acqua è stata accumulata nel corso delle ultime ere glaciali.

Ad attirare l’attenzione degli studiosi furono inoltre le stromatoliti. Fu scoperto, infatti, che queste formazioni stratificate originate da batteri fotosintetizzanti, che contribuirono all’aumento dell’ossigeno nell’atmosfera terrestre, erano vive e che dunque costituivano uno scorcio sulla Terra primitiva. Dalla loro analisi è emersa una varietà ancora maggiore rispetto a quella delle archaea.

SCIENZA E RICERCA

I risvolti della ricerca

Nella parte occidentale del bacino, a El Churince, è stato sequenziato il genoma di un Bacillus coahuilensis grazie al lavoro guidato da Gabriela Olmedo Álvarez, ingegnere genetico presso il Center for Research and Advanced Studies del National Polytechnic Institute. Lo studio ha dimostrato che questo microrganismo sarebbe in grado di sintetizzare i solfolipidi di membrana, ovvero, come avviene per alcune piante e cianobatteri, sarebbe in grado di usare lo zolfo proveniente dall’ambiente al posto del fosforo per la costruzione delle sue membrane cellulari. Secondo Olmedo Álvarez questo tipo di organismo costituisce una fonte di informazioni fondamentali per comprendere gli stratagemmi usati dai primi microrganismi per adattarsi all’ambiente.

La bassa presenza di fosforo in Cuatro Ciénegas è infatti un elemento chiave per la comprensione delle pozas: sembra infatti che abbia accelerato la diversificazione microbica, promuovendo gli adattamenti locali. Generalmente i batteri condividono tra di loro frammenti di DNA secondo un processo chiamato “trasferimento genetico orizzontale“, che dovrebbe portare nel tempo alla diminuzione delle differenze genetiche tra i vari ceppi. Ma questo non è ciò che accade a Cuatro Ciénegas: qui i microrganismi si alimentano di DNA libero, fonte di fosforo, anziché incorporarlo nei loro genomi.

Alcune delle implicazioni più importanti sono sul fronte della medicina e dell’agricoltura. Susana De la Torre Zavala, biotecnologa dell’Università Autonoma di Nuevo León, sta lavorando assieme al suo team alla ricerca di potenziali antibiotici a partire dagli actinobatteri presenti nel bacino e ad estratti di microalghe dalle proprietà antitumorali. Il problema della scarsità del fosforo nei bacini idrici che sostengono le colture globali potrebbe trovare una soluzione nella capacità di questi microrganismi di concentrare l’elemento da fonti alternative.

Verso la perdita di biodiversità

Per migliaia di anni il luogo è stato frequentato da cacciatori-raccoglitori, che hanno lasciato traccia di sé attraverso dipinti rupestri, alcuni dei quali risalenti al 2200 a.C. circa, ritrovati nei siti di montagna nei pressi del bacino.

Dagli anni ’70 l’area in cui sorge Cuatro Ciénegas viene sfruttata dagli agricoltori del luogo per drenarne le acque sui campi di erba medica, da tempo coltivata come foraggio per il bestiame. A nulla sono valsi i provvedimenti presi dal governo messicano, che nel 1994 aveva proibito lo sfruttamento di Cuatro Ciénegas, stabilendo 85.000 ettari di area protetta. Questa pratica sta portando al rapido prosciugamento dell’oasi naturale, e alla conseguente perdita della biodiversità microbica, che dopo milioni di anni di vita indisturbata ora rischia l’estinzione.

Nonostante l’attivismo di Souza Saldívar, grazie al quale sono state combattute lunghe battaglie, con il coinvolgimento di politici, agricoltori, proprietari terrieri locali e caseifici per il preservamento dell’area, dopo la fine dei finanziamenti del WWF nel 2016 El Churince si è prosciugato.

Fortunatamente sono stati finanziati interventi di preservazione sul lato orientale del bacino, che conta un centinaio di pozas, grazie ai quali sono terminate le attività di drenaggio da parte degli agricoltori. La conversione delle colture a favore di specie vegetali più sostenibili, come il nopal – un cactus commestibile appartenente alla tradizione culinaria messicana – e l’utilizzo dell’irrigazione a goccia, che permette un notevole risparmio di acqua, si stanno rivelando strategie vincenti per la conservazione di ciò che oggi rimane di questo paradiso di biodiversità.

È l’Eden della biodiversità e si trova nel mezzo del deserto messicano di Chihuahuan: stiamo parlando di Cuatro Ciénegas, in spagnolo “quattro paludi”, un bacino con oltre 300 piscine d’acqua dai colori vividi, chiamate pozas, che si estende su 800 chilometri, tra paludi e montagne. Lo studio delle sue acque potrebbe avere importanti implicazioni nel campo della medicina e della biologia

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