Considerando i venti dominanti, David J. Smith ha immaginato che i campioni di aria raccolti su un vulcano dormiente in Oregon sarebbero stati pieni di firme di DNA di microrganismi morti provenienti dall'Asia e dall'Oceano Pacifico. Non si aspettava che nulla potesse sopravvivere al viaggio attraverso la dura atmosfera superiore fino alla stazione di ricerca dell'Osservatorio di Mount Bachelor, a un'altitudine di 9.000 piedi.
Contenuto relativo
- 11 motivi per amare i batteri, i funghi e le spore
- Gli scienziati trovano la vita nelle Blood Red Falls dell'Antartide
"Pensavo che fondamentalmente non avremmo raccolto altro che biomassa morta", afferma Smith, ricercatore presso il Centro di ricerca Ames della NASA.
Ma quando la sua squadra è arrivata in laboratorio con i campioni, prelevati da due grandi pennacchi di polvere nella primavera del 2011, hanno scoperto un fiorente gruppo di autostoppisti. Più del 27 percento dei campioni di batteri e oltre il 47 percento dei campioni di funghi erano ancora vivi.
Alla fine, il team ha rilevato circa 2.100 specie di microbi, incluso un tipo di Archea che era stato precedentemente isolato al largo delle coste del Giappone. "Nella mia mente, quella era la pistola fumante", dice Smith. L'Asia, come gli piace dire, aveva starnutito in Nord America.
I microbi sono stati trovati nei cieli da quando Darwin raccolse polvere spazzata dal vento a bordo della HMS Beagle 1.000 miglia a ovest dell'Africa negli anni '30 del XIX secolo. Ma le tecnologie per l'analisi del DNA, la raccolta ad alta quota e la modellistica atmosferica stanno dando agli scienziati un nuovo sguardo sulla vita affollata in alto sopra la Terra. Ad esempio, ricerche recenti suggeriscono che i microbi sono attori nascosti nell'atmosfera, creando nuvole, causando pioggia, diffondendo malattie tra i continenti e forse persino cambiando clima.
"Considero l'atmosfera come un'autostrada, nel senso più letterale del termine", afferma Smith. "Permette lo scambio di microrganismi tra ecosistemi a migliaia di miglia di distanza, e per me questa è una conseguenza ecologica più profonda che non abbiamo ancora completamente avvolto le nostre teste".
I microbi presenti nell'aria hanno potenzialmente un impatto enorme sul nostro pianeta. Alcuni scienziati attribuiscono un focolaio di afta epizootica del 2001 in Gran Bretagna a una gigantesca tempesta nel Nord Africa che portò polvere e possibilmente spore della malattia animale a migliaia di miglia a nord solo una settimana prima dei primi casi segnalati.
Il virus della febbre catarrale degli ovini, che infetta gli animali domestici e selvatici, una volta era presente solo in Africa. Ma si trova ora in Gran Bretagna, probabilmente il risultato dei venti prevalenti.
Gli scienziati che esaminano il declino delle barriere coralline in tratti quasi incontaminati dei Caraibi stanno indicando la polvere e accompagnando i microbi, sollevati durante le tempeste di polvere africane e portati a ovest, come colpevoli. Un particolare fungo che uccide le gorgonie è arrivato per la prima volta nel 1983, dicono i ricercatori, quando una siccità nel Sahara ha creato nuvole di polvere che fluttuavano attraverso l'Atlantico.
Nel Texas occidentale, i ricercatori della Texas Tech University hanno raccolto campioni di aria sopra e sottovento di dieci mangimi. I microbi resistenti agli antibiotici erano il 4.000 percento in più prevalenti nei campioni sottovento. Philip Smith, professore associato di ecotossicologia terrestre, e Greg Mayer, professore associato di tossicologia molecolare, hanno affermato che il lavoro stabilisce una base per ulteriori ricerche.
Hanno completato uno studio sulla vitalità da rilasciare all'inizio del 2016 e vogliono esaminare le domande su quanto viaggiano le particelle e se la resistenza può essere trasmessa ai batteri nativi. Gli antibiotici, osserva Mayer, esistevano in natura molto prima che gli umani li prendessero in prestito. Ma cosa succede quando sono concentrati in luoghi o si diffondono nel vento?
Ciò che è chiaro è che ci sono microbi molto più vitali in luoghi molto più inospitali di quanto gli scienziati si aspettassero.
I ricercatori del Georgia Institute of Technology, supportati da una borsa di ricerca della NASA, hanno esaminato campioni di aria raccolti da un aereo in volo durante uragani miglia sopra la Terra. Hanno scoperto che le cellule viventi rappresentavano circa il 20 percento dei microbi generati dalla tempesta.
"Non ci aspettavamo di trovare così tante cellule batteriche intatte e vive a 10.000 metri", afferma Kostas Konstantinidis, un microbiologo del Georgia Institute of Technology.
Konstantinidis e il suo team sono particolarmente interessati a come i microbi contribuiscono alla formazione delle nuvole e alle precipitazioni. I nuclei nei batteri presenti nell'aria provocano la condensazione. Alcuni scienziati ora credono che i microbi possano svolgere un ruolo importante nella meteorologia. "Hanno un grande potenziale per influenzare la formazione di nuvole e il clima", aggiunge Konstantinidis.
Nel frattempo, Smith è incuriosito dal modo in cui i microbi sopravvivono o forse si riparano da soli dopo lunghi viaggi nella dura radiazione dell'atmosfera superiore. Un progetto della NASA, EMIST (Exposing Microorganisms in the Stratosphere), guidato da Smith, ha trasportato due volte batteri che formano le spore a 125.000 piedi sopra il deserto del New Mexico su un pallone per indagare sulla loro sopravvivenza.
Per la NASA, il lavoro è legato alla protezione planetaria. Se un veicolo spaziale contaminato da batteri terrestri raggiunge Marte - che ha condizioni simili alla stratosfera terrestre - e i batteri sopravvivono, potrebbe complicare la nostra ricerca di prove della vita su Marte o addirittura uccidere i microbi nativi, se esistono.
Ma ha anche possibilità molto più ampie. Come i precedenti ricercatori che hanno esplorato la foresta pluviale alla ricerca di stupefacenti farmaci, un giorno i ricercatori potrebbero trovare rimedi nei minuscoli abitanti dell'atmosfera. Forse i batteri atmosferici possono offrirci la massima protezione solare e protezione dalle radiazioni.
"È straordinario che un organismo che può sopravvivere in un ambiente così duro sia in molti casi una singola cellula", afferma Smith. "Come stanno facendo quello che stanno facendo?"
Un pallone scientifico contiene l'esperimento Exposing Microorganisms In The Stratosphere (E-MIST) poco prima del lancio del 24 agosto 2014. L'esperimento ha esposto i batteri della Terra nell'atmosfera superiore per sapere se potevano sopravvivere alle condizioni difficili. (NASA)
