I microbi misteriosi che vivono nelle profondità della terra e come potrebbero aiutare l'umanità

La terra sotto i vostri piedi ospita un enorme e misterioso mondo di microbi, alcuni dei quali si trovano nella crosta terrestre da centinaia di migliaia di anni. Ma com'è laggiù? Immergetevi nel viaggio tra vulcani e sorgenti termali del Costa Rica insieme alla microbiologa Karen Lloyd che fa luce su questi organismi di sottosuperficie e ci mostra come potrebbero avere un forte impatto sulla vita quassù.

Potrebbe sembrarci di essere
su terreno solido in questo momento,

ma non è così.

Le rocce e la terra sotto di noi
sono intramezzati da piccole fratture

e spazi vuoti.

Questi spazi vuoti sono riempiti
di quantità astronomiche di microbi,

come questi.

La maggiore profondità a cui
abbiamo trovato dei microbi

è a cinque chilometri.

Quindi, se puntaste verso terra

e cominciaste a correre dentro la terra,

potreste correre per cinque chilometri
e i microbi sarebbero sempre presenti.

Forse non avete mai pensato
a questi microbi

nelle profondità della crosta terrestre,

ma probabilmente avete pensato
ai microbi nelle nostre budella.

Se sommate il microbioma intestinale

di tutte le persone e animali sul pianeta,

il totale peserebbe
circa 100.000 tonnellate.

Quello che portiamo nella nostra pancia
ogni giorno è un bioma immenso.

Dovremmo esserne orgogliosi.

(Risate)

Ma impallidisce in confronto
al numero di microbi

che ricoprono
l'intera superficie terrestre,

nel terreno, nei fiumi e negli oceani.

Nell'insieme pesano circa
due miliardi di tonnellate.

Ma sembra che la maggior parte
dei microbi sulla terra

non si trovino negli oceani,
nel nostro intestino o nelle fognature.

La gran parte si trova in realtà
all'interno della crosta terrestre.

Collettivamente pesano
40 miliardi di tonnellate.

Questo è uno dei più grandi
biomi del pianeta,

e non sapevamo nemmeno che esistesse
fino a pochi decenni fa.

Quindi le possibilità
di come sia la vita laggiù

o di cosa potrebbe fare
per gli esseri umani

sono illimitate.

In questa mappa, ogni pallino rosso

indica dove abbiamo ottenuto dei buoni
campioni della sottosuperficie profonda

con moderni metodi microbiologici,

e potreste rimanere sorpresi

nel vedere che c'è
una buona copertura globale,

ma in realtà, se pensate
che questi sono gli unici posti

di cui abbiamo dei campioni,
la situazione peggiora.

Se fossimo tutti in una navicella aliena,

e cercassimo di ricostruire una mappa
del globo solo da questi campioni

non ci riusciremmo mai.

Quindi ogni tanto mi chiedono:

"Sì, ci sono un sacco di microbi
nella sottosuperficie, ma...

non sono dormienti?"

Questa è una buona domanda.

Rispetto a un ficus o al morbillo
o ai porcellini d'India di mio figlio,

questi microbi probabilmente
non stanno facendo un granché.

Sappiamo che devono essere lenti,
perché ce ne sono moltissimi.

Se cominciassero a dividersi
alla velocità dell'E. coli,

raddoppierebbero il peso complessivo
della Terra, rocce incluse,

in una sola notte.

In realtà, molti di loro non hanno
mai subito una divisione cellulare

dai tempi dell'antico Egitto.

Una cosa incredibile.

Cioè, come puoi riuscire a capire qualcosa
che ha una vita così lunga?

Ma ho pensato a un'analogia
che mi piace moltissimo,

ma è un po' strana e anche complicata.

Quindi spero che riusciate a seguirmi.

Bene, proviamo.

È un po' come cercare di capire
il corso della vita di un albero,

avendo un solo giorno da vivere.

Quindi, se la vita umana durasse solo
un giorno e vivessimo in inverno,

allora vivreste tutta la vostra vita

senza mai vedere un albero con una foglia.

E ci sarebbero così tante
generazioni umane

ad avvicendarsi in un singolo inverno

che potreste trovare solo libri di storia

dove di dice che gli alberi
non sono che legni senza vita

che non fanno niente.

Ovviamente, è ridicolo.

Si sa che gli alberi
stanno aspettano l'estate

per potersi riattivare.

Ma se la vita umana

fosse molto più corta
di quella degli alberi,

potremmo essere completamente ignari
di questo fatto così banale.

Quindi, quando diciamo

che questi microbi della sottosuperficie
profonda sono dormienti

siamo come le persone
che muoiono dopo un giorno

e cercano di capire
come funzionano gli alberi?

E se questi organismi
della profonda sottosuperficie

stessero solo aspettano la loro estate,

e le nostre vite fossero troppo corte
per poterla vedere?

Se prendete l'E. coli
e lo mettete in una provetta

senza cibo né nutrienti,

e lo lasciate lì per mesi e anni,

certamente, molte cellule muoiono di fame.

Ma alcune sopravvivono.

Se prendete queste vecchie
cellule sopravvissute

e le fate competere,
anche in condizioni di inedia,

contro delle nuove colture di E. coli
in rapida crescita,

i vecchi microbi brizzolati battono
gli immacolati ultimi arrivati

ogni singola volta.

Questa è una prova che esiste
un vantaggio evolutivo

nell'essere estremamente lenti.

Quindi forse

non dovremmo pensare che essere lenti
significhi non essere importanti.

Forse questi microbi invisibili
a cui non pensiamo

potrebbero essere utili all'umanità.

Ok, per quanto ne sappiamo,

ci sono due modi
per vivere in sottosuperficie.

Il primo è aspettare che il cibo
goccioli dal mondo di superficie,

un po' come mangiare i resti
di un picnic di 1.000 anni fa.

È un modo di vivere pazzesco,

ma, anche se scioccante, sembra
funzionare per molti microbi sulla terra.

L'altra possibilità per un microbo è dire:

"Nah, non mi serve il mondo in superficie.

Sto bene qui sotto".

I microbi che fanno questa scelta

devono trovare tutto quello
che serve per sopravvivere

all'interno della terra.

Alcune cose sono più facili di avere

perché più abbondanti
all'interno della terra,

come acqua o nutrienti
come l'azoto, il ferro e il fosforo,

o posti dove vivere.

Queste sono cose per cui
ci ammazziamo, letteralmente,

qui in superficie.

Ma nella sottosuperficie,
il problema è trovare abbastanza energia.

Sulla superficie,

le piante possono trasformare molecole
di CO2 in zuccheri appetitosi

non appena i fotoni del sole
ne colpiscono le foglie.

Ma nella sottosuperficie,
chiaramente non c'è luce solare,

quindi questo ecosistema
deve risolvere il problema

di chi produrrà il cibo
per tutti gli altri.

La sottosuperficie ha bisogno di qualcosa
che è come una pianta

ma che respira rocce.

Fortunatamente, questa cosa esiste,

e si chiama chemiolitoautotrofo.

(Risate)

È un microbo che usa
sostanze chimiche, "chemio",

a partire dalle rocce, "lito",

per fare cibo, "autotrofo".

E possono farlo
con moltissimi elementi diversi.

Possono usare solfuro, ferro,
manganese, azoto, carbonio,

alcuni possono usare
elettroni puri, semplicemente.

Cioè, se tagliaste l'estremità
di un cavo elettrico,

potrebbero usarlo come respiratore.

(Risate)

Questi chemiolitoautotrofi

prendono l'energia
che ottengono da questi processi

e la usano per farne cibo, come le piante.

Ma sappiamo che la piante
non si limitano a fare cibo.

Producono anche un prodotto
di scarto, l'ossigeno,

da cui noi dipendiamo al 100%.

Ma il prodotto di scarto
di questi chemiolitoautotrofi

è spesso sotto forma di minerali,

come la ruggine o la pirite,
l'oro degli stolti,

o la carminite, come il calcare.

Quindi abbiamo dei microbi
veramente lentissimi, come le rocce,

che ottengono la loro energia dalle rocce,

e che, come prodotto di scarto,
producono altre rocce.

Ma allora sto parlando di biologia
o sto parlando di geologia?

Questa roba ha confini confusi.

(Risate)

Quindi, se voglio fare questo,

essere una biologa che studia microbi

che si comportano come delle rocce,

allora dovrei probabilmente
iniziare a studiare geologia.

E qual è la parte più interessante
della geologia?

I vulcani.

(Risate)

Questo è l'interno del cratere
del vulcano Poás in Costa Rica.

Molti vulcani sulla terra si formano
perché una placca tettonica oceanica

si scontra con una placca continentale.

Quando la placca oceanica subduce

o viene spostata sotto
questa placca continentale,

cose come acqua e anidride
carbonica e altri materiali

vengono spremuti fuori,

come quando si strizza un panno bagnato.

In questo modo, le zone di subduzione

sono come ingressi
nelle profondità terrestri,

dove i materiali vengono scambiati
tra superficie e sottosuperficie.

Sono stata recentemente invitata
da alcuni colleghi in Costa Rica

per lavorare con loro su alcuni vulcani.

Ovviamente ho accettato, perché,
beh, il Costa Rica è bellissimo,

ma anche perché giace
su una di queste zone di subduzione.

Volevamo fare una domanda molto specifica:

perché l'anidride carbonica

che esce da questa placca tettonica
oceanica molto profonda

esce solo dai vulcani?

Perché non la vediamo distribuita
nell'intera zona di subduzione?

I microbi c'entrano qualcosa?

Questa sono io all'interno
del vulcano Poás,

insieme al mio collega Donato Giovannelli.

Quel lago di fianco a noi è fatto
interamente di puro acido batterico.

Lo so perché ne stavamo misurando
il pH quando è stata scattata la foto.

A un certo punto, mentre stavamo
lavorando dentro il cratere,

mi sono voltata verso il mio collega
costaricano Carlos Ramírez e gli ho detto:

"Bene, se questa cosa
inizia a eruttare adesso,

qual è la nostra strategia di fuga?"

E lui: "Oh, sì, buona domanda,
è facilissimo.

Voltati e goditi la vista."

(Risate)

"Perché sarà l'ultima".

(Risate)

Potrebbe sembrare che lui stesse
drammatizzando troppo,

ma 54 giorni dopo essere stata
vicina a quel lago,

è successo questo.

Pubblico: Oh!

Davvero terrificante, eh?

(Risate)

È stata la più grande eruzione
del vulcano in circa 60 anni,

e poco dopo la fine di questo video,

la videocamera che stava filmando
viene distrutta

e l'intero lago che stavamo campionando

evapora completamente.

Ma voglio assicurarvi

che eravamo abbastanza sicuri
che questo non sarebbe successo

il giorno in cui eravamo nel vulcano,

perché il Costa Rica monitora
attentamente i suoi vulcani

attraverso l'istituto OVSICORI,

e quel giorno c'erano degli scienziati
di quell'istituto con noi.

Ma il fatto che abbia eruttato
illustra perfettamente

che se cercate di sapere
da dove l'anidride carbonica

esce da questa placca oceanica,

non dovete che cercare i vulcani.

Ma se andate in Costa Rica,

potreste notare che,
oltre a questi vulcani,

ci sono tantissime piccole e accoglienti
sorgenti calde un po' ovunque.

In alcune di queste sorgenti calde
l'acqua addirittura ribolle

dalla profondità della placca oceanica,

e la nostra ipotesi era
che avrebbe dovuto esserci della CO2

che risaliva,

ma che qualcosa in profondità
la stava filtrando.

Quindi abbiamo passato due settimane
guidando per tutto il Costa Rica,

campionando tutte le sorgenti termali
che potevamo trovare

ed è stato orribile, lasciatemelo dire.

Poi abbiamo passato i due anni seguenti
a misurare e analizzare dati.

Se non siete degli scienziati,
vi dirò solo che le grandi scoperte

non avvengono quando siete
in una bella sorgente termale

o su un palco;

avvengono quando siete piegati
su un computer incasinato

o state risolvendo un problema,

o state parlando su Skype
con i vostri colleghi

perché siete confusi sui vostri dati.

Le scoperte scientifiche, come i microbi
della sottosuperficie profonda,

possono essere molto, molto lente.

Ma nel nostro caso,
questa volta siamo stati ripagati.

Abbiamo scoperto che tonnellate
di anidride carbonica

stavano uscendo da questa
placca oceanica profonda.

E ciò che le teneva imprigionate

e impediva loro di essere
rilasciate nell'atmosfera

era che, in profondità,

sotto tutti gli adorabili bradipi
e tucani del Costa Rica,

c'erano dei chemiolitoautotrofi.

Questi microbi e i processi chimici
che avvenivano intorno a loro

stavano convertendo
l'anidride carbonica in carbonati

bloccandola in profondità.

E vi chiederte:

se questi processi di sottosuperficie
sono così bravi a risucchiare

tutta l'anidride carbonica
che arriva da sotto di loro,

potrebbero forse aiutarci
con un problemino di CO2

che abbiamo in superficie?

Gli esseri umani stanno rilasciando
tanta CO2 nell'atmosfera

da ridurre la capacità del pianeta

di sostenere la vita come la conosciamo.

Scienziati, ingegneri e imprenditori

stanno lavorando a metodi
per eliminare la CO2

dai punti di emissione

cosicché non venga rilasciata
nell'atmosfera.

E devono metterla da qualche parte.

Per questo motivo,

dobbiamo continuare a studiare i luoghi
dove poter riporre la CO2,

possibilmente nella sottosuperficie,

per sapere cosa le succederà quando va lì.

Questi microbi
della sottosuperficie profonda

saranno un problema
perché sono troppo lenti

per poter tenere qualcosa laggiù?

O saranno utili

perché aiuteranno a convertire
la CO2 in carbonati solidi?

Se una tale svolta fosse possibile

grazie a un solo studio
condotto in Costa Rica,

immaginate cosa aspetta
di essere scoperto lì sotto.

Questo nuovo campo di geobiochimica,
o biologia della sottosuperficie profonda,

o in qualsiasi modo vogliate chiamarlo,

avrà enormi implicazioni,

non solo per mitigare
il cambiamento climatico,

ma forse per capire come la vita
e la terra sono coevoluti,

o per trovare nuovi prodotti utili
per applicazioni industriali o mediche.

Forse addirittura per predire i terremoti

o trovare vita fuori dal nostro pianeta.

Potrebbe anche aiutare a capire
le origini stesse della vita.

Fortunatamente, non devo
fare tutto questo da sola.

Ho dei colleghi straordinari
sparsi in tutto il mondo

che stanno decifrando i misteri

di questo mondo
della sottosuperficie profonda.

Potrebbe sembrare che la vita sepolta
nel profondo della crosta terrestre

sia così lontana delle nostre esperienze
quotidiane da essere irrilevante.

Ma la verità è che questa vita
strana e lenta

potrebbe fornirci le risposte
ad alcuni dei più grandi misteri

della vita sulla terra.

Grazie.

(Applausi)