Se gli scienziati vogliono scoprire quanto velocemente cresce una popolazione di batteri, spesso misurano come il loro numero di cellule cambia nel tempo. Tuttavia, questo metodo ha un grosso difetto: non misura la velocità con cui i batteri si moltiplicano o muoiono. Eppure questi fattori sono molto importanti per comprendere i processi ecologici. Ecco perché i ricercatori del Max Planck Institute for Marine Microbiology di Brema hanno ora esaminato più da vicino questi processi durante una fioritura primaverile nell’ansa tedesca. In tal modo, sfidano alcuni dogmi precedenti.
I ricercatori di Jan Brüwer, Bernhard Fuchs e Rudolf Amann hanno studiato la crescita dei batteri durante la fioritura primaverile al largo dell’Helgoland utilizzando vari metodi: con il microscopio, hanno contato e identificato non solo le cellule presenti, ma anche la frequenza delle cellule che si stavano attualmente dividendo . In questo modo, sono stati in grado di calcolare quanto velocemente diversi tipi di batteri si sono moltiplicati nel loro ambiente naturale.
“Abbiamo utilizzato metodi microscopici moderni per visualizzare e contare le cellule in divisione in migliaia di immagini”, spiega Jan Brüwer, che ha condotto lo studio come parte della sua tesi di dottorato. “Abbiamo sfruttato il fatto che una cellula in divisione deve dividere il suo genoma duplicato nelle sue cellule figlie. Pertanto, siamo stati in grado di identificare chiaramente queste cellule in base alla distribuzione del DNA nella cellula”. Ciò ha consentito ai ricercatori di determinare i tassi di crescita di singoli gruppi di batteri per periodi di tempo più lunghi.
“I risultati ci hanno riservato alcune sorprese”, afferma il capogruppo Bernhard Fuchs. “Ad esempio, abbiamo scoperto che il gruppo di batteri più comune nell’oceano, chiamato SAR11, si divide quasi dieci volte più velocemente di quanto ipotizzato”. Inoltre, in molti casi i tassi di crescita misurati non corrispondono all’abbondanza dei rispettivi batteri nell’acqua. “Se i batteri si dividono spesso ma non sono abbondanti, suggerisce che sono una vittima popolare di predatori o virus”, spiega Brüwer. “Anche la tempistica della proliferazione batterica è stata sorprendente: i batteri SAR11 si dividevano spesso prima dell’inizio della fioritura algale nel Mare del Nord. Da dove hanno preso l’energia necessaria per farlo è ancora un mistero”.
Non tutti i gruppi batterici si sono comportati in modo inaspettato come SAR11; per altri gruppi, i risultati ora raccolti erano più in linea con le aspettative dei ricercatori: nel loro caso, i tassi di crescita e il numero di cellule corrispondevano ampiamente.
Fino ad ora, si è ipotizzato che SAR11, che ha cellule molto piccole, se la cava con pochi nutrienti, non si divida molto spesso e venga mangiato solo raramente a causa delle sue piccole dimensioni. Al contrario, altri batteri più grandi, ad esempio il Bacteroideti, sono visti come cibo popolare, si moltiplicano rapidamente e scompaiono altrettanto rapidamente quando predatori e virus si mettono sulle loro tracce. Il nuovo studio di Brüwer e dei suoi colleghi dipinge un quadro molto diverso.
“I nostri risultati influenzano la nostra comprensione dei cicli degli elementi, in particolare il ciclo del carbonio, nell’oceano”, sottolinea Brüwer. “I batteri più abbondanti nell’oceano, SAR11, sono più attivi e si dividono più velocemente di quanto si credesse in precedenza. Ciò potrebbe significare che hanno bisogno di meno nutrienti e sono una fonte di cibo più popolare per altri organismi di quanto si sospettasse. Inoltre, il ricambio generale dei batteri durante la fioritura delle alghe sembra essere più veloce di quanto pensassimo”.
“Questa ricerca è stata metodologicamente molto impegnativa e mostra quante informazioni si possono trarre dalle immagini al microscopio”, sottolinea Rudolf Amann, direttore del Max Planck Institute for Marine Microbiology. “Sono molto orgoglioso dei ricercatori coinvolti per aver padroneggiato questo gigantesco compito e felice di avere il privilegio di lavorare con loro. I risultati raggiunti scateneranno molte discussioni entusiasmanti sulle relazioni ecologiche durante una fioritura primaverile e nell’oceano in generale”.
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