Nel permafrost dell’Alaska sono stati trovati microbi congelati da circa 40.000 anni. Una volta scongelati in laboratorio, riprendono vita, si riorganizzano e iniziano a consumare carbonio organico.
Antichi microbi congelati per 40.000 anni si risvegliano, si riorganizzano e iniziano a rilasciare carbonio
I microbi intrappolati nel permafrost profondo, quel suolo che rimane ghiacciato per almeno due anni consecutivi, possono tornare in vita quando la temperatura aumenta. Non solo rivivono: si riorganizzano e iniziano a metabolizzare il carbonio, rilasciando anidride carbonica e metano nel giro di pochi mesi. Questo accade anche in strati che per decenni sono stati considerati inerzia sicura, troppo freddi o isolati per destare preoccupazione.
Alcune di queste forme di vita sono rimaste dormienti per quasi 40.000 anni. Gli esperimenti sono stati condotti su campioni raccolti in un tunnel di ricerca alla periferia di Fairbanks, in Alaska, dove il sottosuolo funge da archivio naturale di climi antichi, vegetazione scomparsa e microrganismi rimasti intrappolati molto prima che esistessero le città moderne.
Microbi in fase di scongelamento e carbonio
Il lavoro è diretto da Tristan Caro, ricercatore post-dottorato in geobiologia presso il California Institute of Technology. La sua specialità è studiare come i microbi riescono a sopravvivere in condizioni di freddo estremo, scarsa disponibilità di ossigeno e nutrienti minimi, e come riprendono l’attività quando il ghiaccio smette di essere ghiaccio.
I suoli del nord immagazzinano un’enorme quantità di carbonio organico, circa il doppio di quello attualmente presente nell’atmosfera. Se questo carbonio inizia a trasformarsi in CO₂ o metano con l’allungarsi delle estati, la situazione può degenerare rapidamente. L’Artico si sta già riscaldando a un ritmo superiore alla media globale, aprendo la porta a processi che fino a pochi decenni fa erano puramente teorici.
In Alaska, circa l’85% del territorio è sostenuto dal permafrost. Questo supporto condiziona strade, edifici, corsi d’acqua e persino la pesca locale. Determina anche il motivo per cui un tunnel scavato nel terreno ghiacciato offre un accesso così prezioso a strati che, in circostanze normali, non vedrebbero mai la luce.
Gran parte del permafrost profondo si trova molto al di sotto della zona che si scongela in estate. È rimasto isolato dalla luce, dall’ossigeno e da qualsiasi segnale proveniente dalla superficie per migliaia di anni. Ciò significa che i microbi che si risvegliano là sotto formano comunità molto diverse da quelle che vivono vicino allo strato attivo superficiale.
Studiare i microbi scongelati
I campioni sono stati raccolti in un complesso sotterraneo a nord di Fairbanks. Per evitare che l’esposizione all’aria alterasse i risultati, sono stati conservati in camere sigillate con livelli minimi di ossigeno. I ricercatori hanno incubato i campioni a 4 °C e 12 °C per sei mesi, temperature che rappresentano estati miti ed episodi più caldi, sempre più frequenti nell’Artico.
Per rilevare quali cellule stavano effettivamente crescendo, hanno aggiunto deuterio, un tipo di idrogeno più pesante. Se i microbi incorporavano quel deuterio nelle loro membrane, era segno che stavano riparando danni, crescendo o ricostruendo strutture di base. Parallelamente, hanno utilizzato tecniche di tracciamento isotopico per seguire l’attività biochimica e vedere come cambiavano le comunità con il passare delle settimane.
Un dettaglio curioso: molte delle cellule che si risvegliavano preferivano sintetizzare glicolipidi, grassi associati alla resistenza al freddo. Sembra che questi composti abbiano permesso loro di sopravvivere congelati per migliaia di anni, cosa che, in qualsiasi altro contesto, sembra quasi impossibile.
Cosa è cambiato dopo mesi
Durante il primo mese, l’attività è stata minima. Un ritmo quasi impercettibile: tra lo 0,001 e lo 0,01% delle cellule si rinnovava ogni giorno. Questo ritardo aiuta a spiegare perché un paio di giorni caldi non sono sufficienti per innescare il rilascio di carbonio. Ci vuole tempo.
Ma verso il sesto mese tutto è cambiato. Le comunità microbiche hanno perso diversità, si sono riorganizzate e hanno iniziato a generare biofilm, una sorta di strato viscoso che permette loro di raggrupparsi e lavorare in modo più efficiente. È un comportamento molto simile a quello che si verifica nei suoli superficiali attuali, anche se le specie non sono le stesse.
Il team ha osservato chiari segni di resurrezione microbica: attività metabolica, ricostruzione cellulare e strutture visibili che indicano che la vita, anche dopo millenni, può ripartire se l’ambiente lo consente.
C’era anche un altro aspetto importante: i primi gas rilasciati non sempre provengono dall’attività microbica. A volte si tratta di bolle antiche intrappolate nel ghiaccio. Distinguere le due origini è fondamentale per interpretare qualsiasi misurazione sul campo.
Le estati più lunghe aumentano il rischio
La NOAA avverte da anni che le stagioni calde nell’Artico si stanno allungando. Non si tratta di ondate di calore sporadiche: è una transizione lenta, mese dopo mese, che fa sì che zone profonde rimangano in uno stato di disgelo per periodi più lunghi. E, con ciò, i microbi hanno tempo sufficiente per uscire dal loro letargo.
Quando lo strato attivo estivo – il metro o metro e mezzo di terreno che si scioglie ogni anno – diventa più profondo, l’ossigeno raggiunge zone che prima erano isolate. Anche l’acqua filtra più in profondità. Questo cocktail risveglia processi che trasformano la materia organica sepolta in CO₂ e metano, entrambi gas con un’enorme capacità di intrappolare il calore.
Se il riscaldamento non viene frenato, il sistema può entrare in un pericoloso circolo vizioso: più disgelo, più emissioni naturali, più calore, più disgelo. Gli scienziati riconoscono che questo processo rimane una delle grandi incognite dei modelli climatici globali.
I ricercatori sottolineano che un solo giorno di caldo non cambia nulla. Ciò che cambia tutto è che le stagioni temperate iniziano prima e finiscono più tardi. È qui che i microbi antichi trovano l’opportunità.
Lezioni dai microbi scongelati
Lo studio è stato condotto su un numero limitato di campioni e in un unico luogo. Non tutta l’Artico si comporterà allo stesso modo. La Siberia, la Groenlandia o il Canada settentrionale hanno comunità microbiche diverse, con ritmi propri e adattamenti unici.
Tuttavia, i risultati indicano un fattore chiave: il tempo di scongelamento. Se il suolo rimane abbastanza caldo per diversi mesi consecutivi, i microbi possono completare il loro ritardo iniziale ed entrare in piena attività nella stessa stagione.
I team sul campo devono combinare misurazioni della profondità dello scongelamento, dei flussi di gas e dei marcatori isotopici per migliorare le previsioni. Allo stesso tempo, ingegneri e amministrazioni hanno bisogno di mappe più precise degli strati ricchi di ghiaccio per adattare strade, condutture o edifici a un terreno che non è più stabile come prima.
Sarà essenziale separare il gas antico dal gas prodotto dai microbi attivi. Questa distinzione consentirà di orientare gli investimenti pubblici e di valutare meglio come potrebbe evolvere il clima nel breve e medio termine.
Quale impatto può avere sull’ambiente
La riattivazione di microbi millenari rientra in un problema più ampio: il progressivo rilascio del carbonio artico. Se le temperature continueranno a salire, una parte del carbonio intrappolato per migliaia di anni passerà nell’atmosfera sotto forma di CO₂ e metano. Questa transizione non dipende da decisioni umane dirette, ma risponde esclusivamente alla fisica del ghiaccio e alla biologia del suolo.
Il rischio è che queste emissioni naturali accentuino ulteriormente il riscaldamento globale, rendendo più difficile il raggiungimento degli obiettivi climatici. Inoltre, lo scioglimento dei ghiacci altera gli ecosistemi locali, sposta la fauna, modifica le zone umide e influisce sulle comunità indigene che dipendono da un suolo stabile per cacciare, costruire o spostarsi.
