Il mondo delle grotte e una vita priva di luce solare

Un quinto della superficie terrestre presenta in profondità le grotte, ambienti unici dove gli esseri viventi hanno dovuto sviluppare sorprendenti metodi alternativi per poter sopravvivere e moltiplicarsi.

Questi ambienti, seppure caratterizzati da oscurità, umidità e temperature ben stabili,

sono abitati da un gran numero di organismi in grado di vivere in condizioni estreme.

La vita microbica nelle grotte

Le grotte, in quanto raramente raggiunte dalla luce solare,

tendono ad essere degli ambienti poveri di nutrienti e di materia organica derivante dalla fotosintesi,

e proprio per questo motivo obbligano le varie specie di microbi che popolano le loro profondità a dover trovare delle fonti di energia alternativa per la loro sopravvivenza.

La materia organica trasportata dall’acqua sotterranea aiuta alcune comunità di organismi delle grotte a sostenersi,

rimanendo comunque una risorsa alimentare piuttosto scarsa per una buona sopravvivenza degli abitanti di questi ecosistemi.

Molti dei microbi che popolano il mondo delle grotte appartengono alle specie che vivono sui suoli superficiali,

e per questo motivo risultano utilizzare composti organici con l’obiettivo di ottenere l’energia richiesta per il proprio sostentamento.

Alcuni batteri sono in grado di sfruttare l’energia chimica da composti caratterizzati da zolfo, azoto e ferro

presenti nell’acqua che fluisce nelle grotte e nelle superfici minerali ma, nello stesso tempo,

tutte queste risorse tendono ad essere di minore importanza, soprattutto nella maggior parte delle grotte che si trovano a grandi profondità.

Gli elementi chimici essenziali per la vita nelle grotte

Una recente scoperta ha dimostrato come l’idrogeno molecolare (H₂) e il monossido di carbonio (CO)

presenti in atmosfera siano delle fonti energetiche di fondamentale importanza per la grande biodiversità di suoli e acque di tutto il mondo.

Questi gas, infatti, permettono la formazione di ecosistemi complessi in ambienti poveri di nutrienti.

Per comprendere meglio come le grotte siano in grado di sostenere la vita,

diversi ricercatori hanno esaminato i sedimenti e i biofilm microbici di quattro grotte presenti in Australia.

Durante questo studio hanno raccolto numerosi campioni con percentuali differenti di carbonio organico, pH e livelli di umidità,

per identificare poi in seguito una grande varietà di comunità microbiche che tendeva a diminuire in ricchezza e abbondanza di biodiversità man mano che ci si addentrava nelle grotte.

Gas e minerali: la chiave per la vita sotterranea

Nell’ambiente sotterraneo delle grotte, il principale ruolo nello sviluppo della vita microbica è svolto in particolare da gas atmosferici come l’idrogeno molecolare (H₂), il monossido di carbonio (CO) e il metano (CH₄).

Tutti questi sono gas presenti solo in tracce nell’atmosfera,

ma possono essere facilmente utilizzati da batteri specializzati grazie ad alcuni enzimi in grado di ossidare questi composti tanto rari

e di liberare così energia necessaria per la sopravvivenza e la crescita di queste comunità microbiche tanto particolari.

Alcuni batteri, infatti, possiedono determinati enzimi che permettono di sfruttare il monossido di carbonio come fonte di energia,

un processo, questo, meno comune negli ambienti superficiali, dove il monossido di carbonio viene spesso considerato, e trattato, come gas tossico.

Lo stesso discorso vale anche per il metano, un gas che diventa particolarmente utile per l’alimentazione di microbi presenti in ambienti privi di luce solare e di materia organica facilmente degradabile.

Oltre ai gas atmosferici, i microbi delle grotte sono in grado di sfruttare anche l’energia chimica presente in vari composti minerali che si ritrovano sia nelle pareti sia nei sedimenti delle grotte.

Tra i vari composti minerali presenti sottoterra, quelli più richiesti ed utilizzati dai batteri risultano essere i solfuri e i solfati,

quindi composti a base di zolfo che sono in grado di liberare energia chimica utilizzabile dagli esseri viventi delle grotte.

Alcuni microbi sono in grado di utilizzare come fonte alimentare persino l’ammoniaca,

tramite alcuni processi chimici fondamentali nel contribuire al ciclo dell’azoto e al rifornimento dell’energia propria e di tutto l’ambiente naturale circostante.

Strategie energetiche dei batteri nelle grotte

La maggior parte dei batteri presenti sulla superficie terrestre, in zone ben raggiungibili dalla luce solare,

sfruttano proprio quest’ultima per la produzione di energia insieme a diversi composti organici derivati da piante ed animali.

Ben diversa, però, è la situazione dei microbi delle grotte, i quali dovranno invece affidarsi a strategie alternative.

I batteri delle grotte, infatti, non possono dipendere dalla luce solare per la produzione di energia,

e dunque sfrutteranno solo quelle risorse chimiche presenti nell’ambiente sotterraneo,

come appunto gas quali metano e monossido di carbonio, e minerali che verranno sfruttati da queste comunità microbiche anche come fonte di energia.

La scoperta che i microbi delle grotte sono in grado di sopravvivere grazie a gas atmosferici presenti in quantità ridotte

che, alla luce del sole, possono risultare persino dannosi, apre nuove prospettive su come la vita possa esistere in ambienti così tanto estremi.

Lo studio della diversità e delle strategie di sopravvivenza di microbi in ambienti sotterranei sono di fondamentale importanza per la ricerca

in quanto ampliano la nostra comprensione della microbiologia e dell’ecologia dei microbi,

rivelando una complessità ed un’adattabilità microbica come non le avevamo mai intese prima.

Le grotte risultano dunque essere un mondo sotterraneo a sé stante, dove la vita è in grado di adattarsi a condizioni estreme sfruttando fonti di energia alternative.

Una volta considerate ambienti di minor importanza dal punto di vista ambientale,

le grotte risultano ad oggi degli ecosistemi ben complessi e dinamici alimentati dall’atmosfera

che possono diventare degli spunti fondamentali per la conoscenza di stili di vita e realtà del tutto differenti da quelle conosciute fino ad oggi!