La danza nascosta della Terra

Il nostro Pianeta da alcuni miliardi di anni muta ed evolve, e con esso le sue diverse forme di vita. Su questo tema, in particolare sulla comprensione di come questo processo sia avvenuto nel tempo, è incentrato il progetto di ricerca CoEvolve, per il quale Donato Giovannelli, professore ordinario del dipartimento di Biologia dell’Università Federico II di Napoli e ricercatore associato dell’Istituto per le risorse biologiche e le biotecnologie marine (Irbim) del Cnr di Ancona, ha ottenuto un Erc Starting Grant nel 2020.

“Quando osserviamo il nostro Pianeta tendiamo a pensare che la geologia sia una forza inarrestabile che modella i continenti e gli oceani e che la vita si adatti a questi cambiamenti e si evolva per stare al passo. Questo è vero per la maggior parte del tempo, ma ci sono state più occasioni durante la storia della Terra in cui l'evoluzione biologica ne ha fortemente influenzato la geologia, la mineralogia e, in definitiva, la traiettoria evolutiva. Ad esempio, quando l'evoluzione delle piante terrestri ha profondamente modificato il paesaggio dei continenti, contribuendo in modo significativo alla formazione dei suoli”, spiega Giovannelli. “Si tratta però di un tipo di evoluzione che non va confusa con l'evoluzione darwiniana. Parliamo di evoluzione perché il Pianeta si è evoluto, o meglio si  è co-evoluto, con la vita durante i suoi 4,5 miliardi di anni di storia. È simile a una danza delicata in cui la vita e il Pianeta lavorano insieme per mantenere l'abitabilità planetaria e sostenere la vita stessa”.

Il progetto CoEvolve, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca con due milioni di euro, studia la coevoluzione tra la Terra e il mondo microbico, focalizzandosi sulla relazione tra il rilascio geologico di elementi, ad esempio metalli, necessari alla vita e presenti a basse concentrazioni, e la diversità microbica. “La vita e il nostro Pianeta sono co-evoluti in modo significativo nel tempo ma, al di là di alcuni esempi ben studiati, non sappiamo esattamente come e quanta co-evoluzione ci sia stata. Questa è una lacuna che il progetto CoEvolve mira a colmare”, continua il ricercatore.

E in questa co-evoluzione i microrganismi hanno svolto un ruolo fondamentale. “Essi sono stati l'unica forma di vita per oltre tre miliardi di anni e la maggior parte della diversità genetica e metabolica esistente è presente all'interno dei microbi”, precisa Giovannelli. “Ciò significa che, nonostante sembrino molto simili tra loro - almeno ai nostri occhi - i microbi sono geneticamente molto più diversi di tutti gli animali e le piante messi insieme. I microrganismi vivono praticamente in ogni angolo del Pianeta e controllano il ciclo (e in gran parte il riciclo) di nutrienti ed elementi. Producono il 50% dell'ossigeno che respiriamo, controllano il ciclo dell'azoto su scala planetaria (ciclo biogeochimico) e forniscono soluzioni biotecnologiche che nutrono la nostra società”.

L’oggetto di studio di CoEvolve nasce dall’evidenza che tutta la vita richiede oligoelementi, molti dei quali sono metalli, per eseguire importanti reazioni chimiche. “La tettonica a placche potrebbe svolgere un ruolo chiave nel controllare quando e quali metalli sono stati disponibili per la vita durante l'evoluzione. Il team di CoEvolve sta cercando, raccogliendo e analizzando campioni da varie aree geotermali situate in diversi contesti tettonici (vedi foto), analizzandone la geochimica e la diversità microbica”; conclude il ricercatore. “Dai risultati ottenuti da alcuni degli ambienti più remoti del Pianeta, dove la vita può prosperare in condizioni estreme, il nostro team sarà in grado di svelare nuovi ed entusiasmanti modi in cui la vita e la Terra sono co-evoluti nel tempo”.

Fonte: Donato Giovannelli, Istituto per le risorse biologiche e le biotecnologie marine, e-mail: donato.giovannelli@unina.it