Fumarole e vermoni, ovvero l’inimmaginabile mondo di Riftia pachyptila

Molto spesso ci chiediamo come potrebbero essere forme di vita extraterrestri, o se su Marte potrebbero essersi evoluti organsmi viventi. Per lo piu’ ci immaginiamo gli alieni come creature con forme e metabolismi strani e fantastici. Eppure, a guardar bene, forme di vita del tutto inimmaginabili non sono poi cosi’ lontane da noi, bisogna solo cercare bene.

Sino a qualche decennio fa si pensava che tutte le forme di vita sulla terra dipendessero direttamente o indirettamente dall’energia solare per sopravvivere: le piante usano la luce del sole per produrre zuccheri e altre molecole organiche, gli animali le mangiano, i decompositori demoliscono piante e battteri al termine del loro ciclo vitale, e tutto ricomincia. Anche gli animali degli abissi marini, si pensava, ricevono cibo (e quindi energia) dal materiale che cade dagli strati superiori degli oceani, dove c’e’ il fitoplankton.

Naturalmente, non e’ vero, o meglio, non solo.

C’e’ un’altra fonte di energia “alternativa” per gli esseri viventi: i vulcani. Negli abissi dell’oceano pacifico, a profondita’ di oltre mille metri, ci sono lunghe catene di vulcani sottomarini. Dal 1977, ben otto anni dopo che il primo uomo mise piede sulla luna, fino al 1979 fu mandato il batiscafo Alvin ad esplorare le fumarole (piccoli camini da cui fuoriesce acqua calda) in prossimita’ delle catene vulcaniche delle Galapagos e si scopri’ un nuovo, insospettabile mondo.

black smoker

Black smoker

http://www.oceansonline.com/hydrothe.htm

Dr. C’s Remarkable Ocean World (Dr. William Chamberlin,
Fullerton College, North Orange County CC District, 1830
W. Romneya Dr., Anaheim, CA 92801-181)

Innanzitutto si mapparono queste fumarole idrotermali, a cui gli scienziati hanno dato nomi un po’ ridicoli tipo Lucky Strike, Tour Eiffel, Campo delle vongole, Pozzo dei serpenti, Giardino dell’Eden, Genesis (dal film di Star trek), Godzilla (uno dei piu’ grandi, circa 50 metri di larghezza per 13 di altezza), Testa del Saraceno (dal nome del pub inglese preferito da uno degli scienziati). Il fumo emesso dipende dai minerali contenuti e puo’ essere nero (fumarole nere, black smokers) o bianco (white smokers). Quelle che ci interessano sono per lo piu’ le fumarole nere, ricche di solfiti, ma la composizione chimica del fumo e’ misteriosamente molto incostante e puo’ cambiare sia da zona a zona sia nel tempo.

Sempre da Alvin sono state scoperte qualcosa come 400 nuove specie connesse alle fumarole. Considerando la profondita’ (circa un miglio e oltre), da dove ricavano energia e cibo tutti questi animali?

La risposta e’ in uno speciale tipo di batteri detti “chemioautotrofi”. Questi batteri hanno un ruolo, in questo ecosistema molto speciale, simile a quello che le piante hanno per noi: producono zuccheri ed energia. Ma come fanno? Semplice: degradano i composti a base di zolfo emessi dalle fumarole, ossidandoli. In questo processo liberano elettroni ad alta energia che vengono usati per produrre ATP, la “benzina” di tutte le cellule viventi. Le piante usano i fotoni dell’energia solare esattamente allo stesso scopo. Una volta ottenuta l’energia, questa viene usata per convertire l’anidride carbonica in glucosio. Questo processo, chiamato ciclo di Calvin, e’ in comune tra piante e batteri.

batteri simbionti del giant tubeworm

Foto: Colleen Cavanaugh, Harvard University. Da: http://commtechlab.msu.edu/sites/dlc-me/zoo/microbes/riftiasym.html

Dopo che una nuova fumarola si e’ formata, secondo quanto scoperto da Alvin, nel giro di un annetto c’e’ una “nevicata” di questi batteri, che diventano numerosissimi. Dopodiche’, arrivano quelli che in ecologia vengono chiamati i “consumatori primari”, ovvero gli animali che mangiano i batteri.

Ed eccoci finalmente alla nostra protagonista, la Riftia pachyptila, o verme del tubo gigante (giant tubeworm), del phylum dei Vestimentifera (un tempo era considerato un Pogonoforo). Si tratta di un animale che dire che e’ brutto e’ un eufemismo: e’ semplicemente alieno. Il nostro vermone, lungo tre metri e rinchiuso in un tubo di uno zucchero chiamato chitina, assomiglia ad un rossetto gigante. Non ha occhi, ne’ bocca, ne’ apparato digerente, ne’ ano ne’ appedici in genere, tranne una piumina rossa all’estremita’. Come fa a nutrirsi, allora? semplice: nel suo corpo c’e’ un organo chiamato trofosoma le cui cellule sono riempite di batteri chemioautotrofi, formando una relazione simbiontica. Il batterio produce cibo e ATP per il vermone, ed il verme in cambio protegge i batteri e fornisce le materie prime necessarie. Come faccia non e’ ben chiaro, ma si pensa che la piumetta serva a catturare lo zolfo, la CO2 e l’ossigeno, e una forma molto speciale di emoglobina (che da al verme il suo bel colore rosso da rossetto Chanel), trasporti queste sostanze ai batteri.Da sottolineare che questi batteri (nella foto) non hanno ancora un nome per la scienza: si attendono gli esiti del sequenziamento del loro DNA.

tubeworms.gif

Photo: Woods Hole Oceanographic Institute (WHOI) from http://www.pbs.org/saf/1207/features/113.htm

Altro dubbio e': ma come fanno i batteri ad entrare nel corpo del verme? eh, bella domanda, non e’ chiaro. Recenti ricerche sembrerebbero dimostrare che le forme giovanili del verme hanno la bocca, ma che questa scompare quando l’animale cresce.

Il nostro verme-rossetto e’ in buona compagnia li sulla sua fumarola: vongole bianche grandi quanto piatti, granchi senza occhi normali ma capaci di vedere la lunghezza d’onda emessa dalla fumarola nel buio piu’ completo, cozze strane, pesci spettrali simili ad anguille. tutta una comunita’ che ruota intorno, e si nutre direttamente o indirettamente, dei chemiobatteri. Uno dei vermi piu’ curiosi e’ Alviniella pompejana, o verme pompei, che e’ in assoluto l’animale che resiste alle temperature piu’ alte (fino a 80 gradi!). Come fa? Ma lo aiutano i batteri chemioautotrofi, naturalmente! Sul dorso ha dei “peli” che sono in realta’ colonie di batteri che lo aiutano a eliminare tutti i metalli pesanti emessi dal fumo, che altrimenti risulterebbero tossici,e anche a isolarlo termicamente.

Per chiudere, citero’ una frase della biologa che ha studiato per anni questo mondo nuovo, misterioso e bellissimo, Cindy Lee Van Dover, dal suo libro: The Octopus ‘s Garden: Hydrothermal Vents and Other Mysteries of the Deep Sea, 1996, Addison Wesley Press (traduzione dall’inglese mia):

“L’implicazione incredibile e’ che i sistemi idrotermali sottomarini, alimentati dal calore dei processi vulcanici, possono supportare la vita in assenza di luce solare. L’acqua delle fumarole puo’ essere il proverbiale brodo nel calderone dello stregone. L’acqua ha la chimica primordiale prevalsa lungo le montagne sottomarine sin dalla separazione del Gondwana. C’e’ crescente interesse e legittimazione delle teorie secondo cui le condizioni chimiche e termiche trovate in alcune acque di fumarola possono permettere la sintesi di composti organici. Solfatare di profondita’ oceaniche possono essere state il sito dove la vita ha avuto origine su questo pianeta.”


Referenze

Molte delle informazioni in questo articolo provengono da:

http://www.courseworld.com/ocean/smokers.html

Altri siti consultati:

http://www.ocean.udel.edu/deepsea/level-2/creature/tube.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Pompeii_worm

Libri consultati:

Zoologia trattato italiano, (2000) ed. Zanichelli

Published by tupaia on luglio 2nd, 2007 tagged invertebrati, marini


5 Responses to “Fumarole e vermoni, ovvero l’inimmaginabile mondo di Riftia pachyptila”

  1. danilo Says:

    Qual è la distribuzione di Riftia, si sa? E’ diffusa in tutti gli oceani, oppure è endemica di una piccola area?
    Voglio dire, quella bestiola ha un problema ulteriore, a mio modo di vedere, correlato alla strategia delle sue larve. L’unico luogo certo dove può sopravvivere è lì dov’è nata, e perciò la larva dovrebbe attaccarsi al substrato quasi immediatamente. Ma se Riftia è diffusa, allora le larve devono evidentemente adottare anche la strategia alternativa, cioè andarsene sangraallando in giro nella speranza di un colpo di culo epocale.
    Cioè, mi attenderei _due_ tipi di larve, o almeno due strategie diverse, alternative, magari dipendenti dall’affollamento. Si sa qualcosa?

    Danilo

  2. tupaia Says:

    Sono contenta che Lei mi abbia fatto questa domanda… ;-P
    La faccenda e’ un po’ complessa. Innanzitutto e’ da specificare che le fumarole sono un po’ come isole sottomarine, e che gli scambi tra blocchi di fumarole sono limitati o nulli in dipendenza della distanza. Il verme del tubo gigante si trova solo in prossimita’ delle Galapagos, e gli ecosistemi che sfruttano le fumarole, per dire, nell’Atlantico sono completamente diversi da quelli del pacifico, o dell’oceano indiano, e’ solo che noi conosciamo solo gli ecosistemi studiati da Alvin. La larva del mega-rossetto fluttua fino a che non trova un ambiente idoneo, ma come lo riconosca non e’ noto. Tuttavia ci vuole tempo perche’ questi vermi colinizzino nuove fumarole, anche vicine. La caratteristica fondamentale delle fumarole, pero’, e’ che hanno un turn-over molto rapido, continuamente si estinguono e se ne formano di nuove. E’ poco chiaro come facciano gli orgnaismi pionieri, tipo il verme di Jerico, a trovare le nuove fumarole. E’ stato postulato un meccanismo simile a quello da te ipotizzato, cioe’ gli adulti rilasciano le larve solo quando in qualche modo “percepiscono” la formazione di una nuova fumarola nei paraggi. Tuttavia questa idea e’ meramente speculativa e nulla si sa ancora con certezza.

  3. danilo Says:

    “E’ stato postulato un meccanismo simile a quello da te ipotizzato, cioe’ gli adulti rilasciano le larve solo quando in qualche modo “percepiscono” la formazione di una nuova fumarola nei paraggi.”
    Non ho ipotizzato niente del genere…E mi sembra anche un’assurdità, a dirla tutta.
    Mi parrebbe ragionevole che in condizioni di relativa scarsità di individui le larve avessero poca mobilità, mentre in condizioni di sovraffollamento qualche feromone o qualche catabolita inducesse larve più mobili e durature. A maggior ragione se le fumarole sono relativamente effimere.

    Certo che sarebbe più di un po’ interessante conoscere gli ecosistemi degli altri oceani…
    Mi hai messo una pulce nell’orecchio.

    Danilo

  4. tupaia Says:

    Qui: http://oceanexplorer.noaa.gov/explorations/03mexbio/feb13/feb13.html
    c’e’ una descrizione di un ecosistema dipendente da batteri metanoriduttori anziche’ solforiduttori nel golfo del messico. L’ecologia mi sembra praticamente identica, con esattamente gli stessi phyla paprpesentati: tubeworms, vongole, cozze, granchi etc. mi spiece che il link sia in inglese, ma come sai in italiano non c’e’ niente…
    Comunque si, avevo frainteso quello che volevi dire. Ma ogni ipotesi e tanto buona quanto un’altra, in assenza di dati.

  5. falecius Says:

    In un libro di di Sci-Fi di A. Clarke si immagina un ecosistema simile su Europa, il satellite di Giove. Che bello.

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