Con l’aiuto di un team esperto di speleologi subacquei, i ricercatori della Northwestern University hanno costruito la mappa più completa fino ad oggi delle comunità microbiche che vivono nei labirinti sommersi sotto la penisola messicana dello Yucatán.
Sebbene i ricercatori precedenti abbiano raccolto campioni di acqua e microbi dagli ingressi delle caverne e dalle doline facilmente accessibili, il team guidato dalla Northwestern ha raggiunto i passaggi profondi e oscuri delle acque non illuminate per capire meglio cosa può sopravvivere all’interno di questo regno sotterraneo unico.
Dopo aver analizzato i campioni, i ricercatori hanno notato un sistema ricco di diversità, organizzato in modelli distinti. Simile alla stereotipata mensa di una scuola superiore, le comunità microbiche all’interno del sistema di grotte tendono a raggrupparsi in cricche ben definite. Ma una famiglia di batteri (Comamonadacee) ha agito come una popolare farfalla sociale, apparendo su quasi due terzi dei “tavoli della mensa”. I risultati lo suggeriscono Comamonadacee è il fulcro ecologico della comunità più ampia.
La ricerca è stata pubblicata alla fine della scorsa settimana (2 novembre) sulla rivista Microbiologia applicata e ambientale.
“Questa è certamente l’indagine microbica più ampia in questa parte del mondo”, ha affermato Magdalena R. Osburn della Northwestern, che ha guidato lo studio. “Si tratta di campioni incredibilmente speciali di fiumi sotterranei che sono particolarmente difficili da ottenere. Da questi campioni siamo stati in grado di sequenziare i geni delle popolazioni microbiche che vivono in questi siti. Questo sistema fluviale sotterraneo fornisce acqua potabile a milioni di persone. Quindi, qualunque cosa accada alle comunità microbiche ha il potenziale per essere percepito dagli esseri umani.”
Esperto di geobiologia, Osburn è professore associato di scienze della Terra e planetarie al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern. L’alunno della Northwestern Matthew Selensky ha guidato questo progetto come parte della sua tesi quando era uno studente laureato nel laboratorio di Osburn. La coautrice dello studio Patricia Beddows, professoressa di scienze della Terra e planetarie a Weinberg, ha guidato la spedizione di immersioni nelle caverne e ha sfruttato la sua esperienza decennale lavorando in queste grotte. Altri coautori della Northwestern includono Andrew Jacobson, professore di scienze della Terra e planetarie, e l’ex studentessa laureata Karyn DeFranco, che si è concentrata sulla geochimica.
Situata principalmente nel sud-est del Messico, la vasta falda acquifera carbonatica dello Yucatán è butterata da numerose doline che conducono a una complessa rete di grotte sottomarine. La rete sottomarina, che ospita un microbioma diversificato ma poco studiato, contiene aree di acqua dolce, acqua di mare e miscele di entrambe. Il sistema comprende anche una varietà di zone: da pozzi profondi e bui, senza aperture dirette sulla superficie, a doline meno profonde scintillanti di luce solare.
“La piattaforma dello Yucatan è essenzialmente un formaggio svizzero di condotti di caverne”, ha detto Osburn. “Eravamo curiosi di sapere quali microbi si trovano insieme quando guardiamo all’intero sistema rispetto a quali microbi si trovano all’interno di un” quartiere “.”
Per esplorare questa domanda, un team di speleosub ha raccolto 78 campioni di acqua da 12 siti individuali all’interno del sistema di grotte vicino alla costa caraibica a Quintana Roo, in Messico. La raccolta dei campioni si estendeva dal sistema Xunaan Ha all’estremità nord alle parti interne e costiere del sistema Sac Actun (incluso un caratteristico pozzo profondo 60 metri) fino al sistema Ox Bel Ha a sud.
In un laboratorio di immersioni trasformato in laboratorio scientifico, i ricercatori hanno filtrato le cellule da ciascun campione e ne hanno analizzato la chimica. Successivamente, alla Northwestern, hanno identificato le comunità microbiche sequenziando il loro DNA. Quindi, Selensky ha sviluppato un nuovo programma computazionale per eseguire l’analisi di rete sul set di dati. Le reti risultanti hanno mostrato quali specie tendono a vivere insieme. Per ciascun sito, i ricercatori hanno considerato il contesto ambientale di ciascuna comunità microbica, compreso il tipo di grotta (fossa o condotto), il sistema di grotte, la distanza dalla costa caraibica, la geochimica e la posizione nella colonna d’acqua.
Sebbene l’acqua del Golfo del Messico confluisca nella falda acquifera dello Yucatán, il microbioma della falda acquifera varia sostanzialmente da quello del vicino mare, hanno scoperto i ricercatori. I microbiomi variano anche in tutto il sistema delle caverne: da una grotta all’altra e da acque poco profonde ad acque profonde.
“Le comunità microbiche formano nicchie distinte”, ha detto Osburn. “C’è un cast variabile di personaggi che sembrano muoversi, a seconda di dove guardi. Ma quando guardi l’intero set di dati, c’è un insieme centrale di organismi che sembrano svolgere ruoli chiave in ciascun ecosistema.”
Osburn e il suo team lo hanno scoperto Comamonadacee, una famiglia di batteri tipicamente presente nelle acque sotterranee, viveva in diverse nicchie. Hanno anche scoperto che una profonda dolina, simile a una fossa, con un’apertura superficiale (che permetteva alla luce solare di penetrare) ospitava la maggior parte delle comunità microbiche, segregate in strati di nicchie distinte in tutta la colonna d’acqua.
“Sembra che Comamonadacee svolge ruoli leggermente diversi in diverse parti della falda acquifera, ma svolge sempre un ruolo importante”, ha detto Osburn. “A seconda della regione, ha un partner diverso. Comamonadaceee i suoi partner probabilmente hanno un metabolismo mutualistico, forse condividono il cibo.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
