Il Cadagno è come un oceano preistorico

Ticino

4 anni fa

È quanto hanno scoperto ricercatori della Supsi, in collaborazione con diversi istituti. Il lago è infatti composto da microrganismi, che potrebbero aver contribuito a fissare l’azoto negli oceani della Terra primordiale

Nuove ipotesi sull’evoluzione della vita sulla Terra giungono dalle Alpi ticinesi. Il lago di Cadagno e i solfobatteri purpurei fototrofi che si celano al suo interno rappresentano infatti un sistema simile all’oceano Proterozoico (da 2,5 miliardi a 541 milioni di anni fa) e fungono “da modello per saperne di più sui processi biogeochimici della Terra primordiale”. È quanto hanno scoperto ricercatori della Supsi, in collaborazione con il Max Planck Institute di Brema, l’Istituto Federale Svizzero di Scienza e Tecnologia dell’Acqua (EAWAG) e il Politecnico Federale di Zurigo (ETHZ). La ricerca è stata pubblicata integralmente da Nature Communications.

Un lago composto da due strati d’acqua che non si mescolano
Il lago è costituito da due strati distinti e sovrapposti che lo rendono “un ecosistema unico ed estremamente prezioso”, spiega Mauro Tonolla, Direttore dell’Istituto di microbiologia della SUPSI. Lo strato superiore riceve acque cristalline dallo scioglimento delle nevi, mentre lo strato inferiore è alimentato da sorgenti sottolacustri che lo arricchiscono di sali minerali quali zolfo, calcio, carbonato, magnesio. “I due strati d’acqua non si mescolano”, chiarisce Raffaele Peduzzi, presidente della Fondazione Centro Biologia Alpina, “grazie alla differenza di densità, determinando una stratificazione stabile del lago, anche definita come meromissi creogenica”. Nella parte superiore c’è ossigeno, ma poche sostanze nutritive, mentre lo strato inferiore è anossico e ricco di solfuro. Fra i due strati ve n’è uno intermedio, chiamato chemoclino, caratterizzato dalla compresenza di piccole quantità di ossigeno e di solfuro. È qui che si trovano i protagonisti di questa scoperta, ovvero i solfobatteri purpurei fototrofi.

La stratificazione del Lago di Cadagno

I solfobatteri purpurei fototrofi
I ricercatori hanno avuto per la prima volta “la prova diretta che questi microrganismi, che compiono la fotosintesi anaerobica ossidando il solfuro, fissano anche l’azoto in modo molto efficiente”, spiega Nicola Storelli, ricercatore dell’Istituto di microbiologia della SUPSI. Ciò significa che questi batteri sono in grado di convertire l’azoto gassoso in composti azotati che possono essere poi utilizzati anche da tutti gli altri organismi viventi. Per questa reazione essi usano l’enzima molibdeno-ferro nitrogenasi (MoFe, nif), considerato il più efficace presente in natura.

Immagini a fluorescenza di Solfobatteri purpurei nell’acqua dolce del Lago di Cadagno (pannelli superiori, in verde e viola) e la loro attività di fissazione dell’azoto unicellulare misurata con nanoSIMS (pannelli inferiori, i colori caldi indicano un’attività). © Istituto Max Planck per la microbiologia marina/M. Philippi

Ciò che ha sorpreso i ricercatori
La vera sorpresa per i ricercatori è stata quella di constatare che nonostante la bassa concentrazione di molibdeno nel Lago di Cadagno - proprio come nell’oceano Proterozoico - questo enzima è ugualmente attivo. Per lungo tempo è stato ipotizzato che fossero i più evoluti cianobatteri, avendo altre forme di nitrogenasi senza molibdeno, i principali responsabili di questa attività che ha reso disponibile l’azoto alla biosfera del nostro pianeta. Ora però questa ricerca dimostra che i solfobatteri purpurei, metabolicamente più antichi dei cianobatteri, potrebbero in effetti aver contribuito in modo sostanziale alla fissazione dell’azoto negli oceani della Terra primordiale.