I microrganismi utilizzano un'arma segreta durante il metabolismo
Nel ciclo globale del carbonio, i microrganismi hanno sviluppato una varietà di metodi per fissare il carbonio. Ricercatori di Brema e Taiwan hanno studiato i metodi utilizzati nelle bocche idrotermali estremamente calde, acide e ricche di zolfo nelle acque poco profonde al largo dell'isola di Kueishantao, a Taiwan. Il team che lavora con il primo autore Joely Maak del MARUM - Center for Marine Environmental Sciences dell'Università di Brema ha pubblicato il proprio studio sulla rivista professionale Biogeosciences.
Anche nelle acque marine poco profonde si possono trovare condizioni estremamente difficili. Una causa comune è la presenza di sistemi idrotermali in cui materiali disciolti provenienti dall'interno della Terra si fanno strada verso la superficie. Questi sistemi sono di solito l'unica fonte di energia nelle profondità marine, perché la fotosintesi non è possibile nelle profondità oscure. Le bocche idrotermali, tuttavia, si trovano anche in regioni costiere poco profonde, ad esempio vicino all'isola vulcanica di Kueishantao, nella parte orientale di Taiwan. L'isola è circondata da bocche idrotermali in acque poco profonde, a circa dieci metri di profondità. Qui l'acqua calda e acida sale in superficie e altera la chimica dell'acqua marina. Questo porta a condizioni estreme.
"Questi camini rilasciano acqua altamente acida e surriscaldata nelle colonne d'acqua sovrastanti. Si potrebbe pensare che un luogo così estremo sia privo di vita, ma in realtà è pieno di vita perché allo stesso tempo le bocche producono costantemente energia chimica sotto forma di composti chimici ridotti", spiega Joely Maak, primo autore dello studio e dottorando al MARUM. Uno degli organismi predominanti in questi sistemi idrotermali è un microrganismo chiamato Campylobacteria. La sua "arma segreta", come la definisce Maak, è il ciclo riduttivo dell'acido tricarbossilico (rTCA). Questo ciclo è un percorso biochimico per trasferire il carbonio in molecole organiche e biomassa. Rispetto al più diffuso ciclo di Calvin, gli organismi che utilizzano il ciclo rTCA non devono passare attraverso un numero così elevato di passaggi ad alta intensità energetica. Questa è l'arma segreta che permette loro di predominare in questo ambiente estremo.
"L'analisi dei rapporti isotopici ci ha permesso di rintracciare il carbonio fissato con questa 'arma segreta' anche nel granchio che vive in quell'ambiente, un trasferimento che non poteva essere rilevato in questo modo prima d'ora", spiega la dottoressa Solveig Bühring del MARUM, autrice senior di questo studio.
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Pubblicazione originale
Joely M. Maak, Yu-Shih Lin, Enno Schefuß, Rebecca F. Aepfler, Li-Lian Liu, Marcus Elvert, Solveig I. Bühring; "The energy-efficient reductive tricarboxylic acid cycle drives carbon uptake and transfer to higher trophic levels within the Kueishantao shallow-water hydrothermal system"; Biogeosciences, Volume 22, 2025-4-15
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