Può esistere vita senza Sole?

Fin da piccoli ci viene insegnato che all’origine della Vita sulla Terra c’è il Sole con la sua luce: la luce solare è la fonte di energia utilizzata dagli organismi come le piante per produrre, attraverso la fotosintesi, le molecole organiche (soprattutto carboidrati) necessarie al proprio sostentamento.

Altri organismi, come gli animali (noi compresi), non sono in grado di sintetizzare le molecole organiche necessarie in modo autonomo e sono costretti a ricavarle mangiando le piante che le producono oppure altri animali.

Nonostante il nostro metabolismo non dipenda direttamente dalla fotosintesi, quindi, non può comunque farne a meno in quanto la produzione di molecole organiche da parte delle piante è alla base della nostra rete alimentare (sia mangiando insalata sia mangiando una mucca che ha mangiato erba, per dirla in parole povere). La nostra esistenza e i nostri metabolismi sono indirettamente ma necessariamente collegati alla luce solare (vi sono collegati anche direttamente per svariati altri motivi quali la temperatura ambientale, il ciclo giorno/notte, la produzione di vitamina D ecc. ecc.).

Ma è possibile sostenere la Vita in assenza totale di luce solare?

La risposta a questa domanda è di per sè semplice. Alcuni batteri e archei (un regno di microrganismi simili ai batteri) sono infatti in grado di produrre molecole organiche utilizzando l’energia ricavata da reazioni chimiche inorganiche. Questi organismi, chiamati chemiautotrofi (o chemiosintetici), sono autonomi dalla luce solare e possono usare molecole come zolfo, ferro, ammoniaca o idrogeno per produrre l’energia necessaria al proprio metabolismo. Le reazioni chimiche utilizzate da questi microrganismi sono inoltre fondalmentali per altre forme di vita come le piante che, ad esempio, ottengono i nitrati (composti di azoto) grazie a batteri del genere Nitrosomonas che utilizzano l’ammoniaca per produrre molecole organiche.

batteri

Gli organismi come i batteri chemiosintetici possono quindi vivere senza la luce del sole ma si muovono comunque in un ambiente plasmato dalla fotosintesi e la loro esistenza è, come nel caso dei batteri nitrici sopracitati, strettamente collegata a quella di altri organismi che vivono grazie alla luce del sole.

A questo punto la domanda diventa la seguente: è possibile trovare vita in un ambiente che sia (quasi) completamente isolato dall’influenza della luce solare?

Per rispondere a questa domanda dobbiamo prima di tutto trovare l’ambiente adatto. Gli abissi marini possono essere dei buoni candidati in quanto i raggi solari non penetrano oltre un certo livello (intorno ai 100 metri). Cionostante l’acqua dei fondali non è isolata dall’acqua sovrastante e nutrienti organici prodotti dalla fotosintesi in modo diretto (alghe) o indiretto (pesci) possono sempre raggiungere il fondo.

Ma cosa succede se guardiamo al di sotto dei fondali marini?

Nel 2011 Yuki Morono della Japan Agency for Marine-Earth Scienze and Technology ha trovato batteri in sedimenti marini vecchi di 460.000 anni localizzati 220 metri al di sotto dei fondali dell’Oceano Pacifico. Una scoperta simile ma ancora più estrema è stata fatta da Hans Røy dell’Università danese di Aarhus. Il suo team ha infatti scoperto batteri attivi in sedimenti depositatisi sui fondali dell’Oceano Pacifico 86 milioni di anni fa!

Questi staordinari batteri si trovavano probabilmente sul fondo dell’oceano ancestrale e sono stati progressivamente sepolti dai sedimenti venendo così completamente isolati dal resto del mondo. Per sopravvivere in condizioni così estreme e povere di nutrienti questi batteri hanno adottato due strategie differenti: prima di tutto hanno rallentato il proprio metabolismo a ritmi tali che, ad una prima analisi, risulta difficile dire se siano effettivamente vivi o no; in secondo luogo hanno ulteriormente limitato il consumo delle poche risorse disponibili rinunciando alla riproduzione. Far crescere la popolazione con così poco cibo a disposizione è un suicidio, meglio riparare i corpi cellulari esistenti senza produrne di nuovi. Questo, tra l’altro, renderebbe questi batteri gli organismi viventi più vecchi del pianeta.

Fino ad ora ho parlato solamente di batteri e di archei, quindi solo di microrganismi unicellulari relativamente semplici.

E gli animali? Esistono forme di vita complesse in ambienti completamente indipendenti dalla fotosintesi?

Sembra incredibile ma anche in questo caso la risposta è si!

Il record di vita nelle profondità nella crosta terrestre appartiene ad un verme nematode lungo mezzo millimetro chiamato Halicephalobus mephisto che è stato ritrovato nelle miniere d’oro del Sud Africa ad una profondità di 3.6km. Questo verme vive in acque estremamente povere d’ossigeno e isolate dal mondo esterno da circa 12.000 anni. Questi vermi non dipendono in alcun modo dal Sole poiché si nutrono di batteri chemiosintetici che ricavano energia combinando l’idrogeno con i solfati delle rocce circostanti. Ciononostante dipendono ancora dall’ossigeno disciolto nell’acqua in cui vivono e, quando questo sarà esaurito, i vermi mephisto si estingueranno.

Un esempio di organismi complessi in grado di sopravvivere anche in assenza di ossigeno, invece, è rappresentato da minuscoli animali (≈250 micrometri) appartenenti al Phylum dei Loricifera, scoperti nel 2010 sui fondali del Mar Mediterraneo. Questi animali sono ancora poco studiati ma sembra siano caratterizzati da un metabolismo unico all’interno del regno animale. Dai risultati pubblicati su BMC Biology da un gruppo di ricerca dell’Università di Ancona emerge infatti come le cellule di questi Loriciferi siano prive delle centrali energetiche basate sull’ossigeno tipiche di una cellula animale (i mitocondri, si veda questo mio post per approfondire) mentre sono dotate invece di organelli chiamati idrogenosomi che generano energia dall’idrogeno solforato e che si trovano solitamente in microrganismi e funghi.

Loricifera (Photo credit: Wikipedia)

In conclusione, quindi, la vita complessa può esistere sul nostro pianeta anche in assenza di luce solare e, anzi, interi ecosistemi possono esistere senza esserne indipendenti. È il caso della grotta di Movile, 30 metri sotto la superficie della Romania meridionale, dove piccoli crostacei e ragni vivono isolati da milioni di anni grazie a batteri chemiosintetici posti alla base per la piramide alimentare di tutta la grotta.

Tutte queste scoperte sono certamente affascinanti e possono contribuire a cambiare la nostra visione della vita e della sua origine sul nostro pianeta e, chissà, magari aiutarci a trovarla su altri.

[la maggior parte delle informazioni contenute in questo post sono state pubblicate in un articolo del New Scientist dal titolo "Deep life: Strange creatures living far below our feet"]

http://potenzialedazione.wordpress.com/2013/10/01/puo-esistere-vita-senza-sole/