Nelle profondità della terra un mondo nascosto e dormiente

Nel profondo della Terra si trova un mondo nascosto di "in-Terra" che è rimasto dormiente per centinaia di migliaia di anni

Sotto la superficie terrestre si cela un regno di vita microscopica inesplorata. Questi esseri "sulla Terra" sopravvivono in alcune delle condizioni più dure del pianeta, catturando l'interesse di scienziati e ricercatori.

In un estratto dal libro "Intraterrestrials: Discovering the Strangest Life on Earth" (Princeton University Press, 2025), l'autrice Karen Ji Lloyd, biogeochimica microbica presso l'Università della California del Sud, esamina l'idea di evoluzione tra forme di vita che possono sopravvivere per centinaia di migliaia - se non milioni - di anni in uno stato di ibernazione e cosa possiamo aspettarci quando si "risvegliano".

Come può un organismo evolversi per smettere di crescere per migliaia di anni? Ricerche recenti suggeriscono che i microbi sepolti in profondità nei sedimenti del fondale oceanico potrebbero fare proprio questo. Tali organismi possono essere definiti endoterrestri: piccoli microrganismi che vivono all'interno della crosta terrestre in tutto il pianeta.

Affinché Livescience possa rispondere a questa difficile domanda, esamina cosa sperimenterebbero questi organismi durante la loro vita. Questi organismi lenti non si preoccuperebbero della durata di una giornata. Sono sepolti così in profondità che non riescono nemmeno a percepire il sole. Probabilmente non si accorgerebbero nemmeno del cambio di stagione.

Tuttavia, potrebbero essere interessati ad altri ritmi geologici più lunghi: l'apertura e la chiusura dei bacini oceanici attraverso la tettonica a placche, la formazione e il cedimento di nuove catene di isole, o i nuovi flussi di fluidi causati dalla lenta formazione di crepe nella crosta terrestre.

Ad esempio, i fringuelli di Darwin hanno sviluppato nuove forme di becco perché sono stati isolati su un'isola con una certa forma di semi da mangiare. Questa evoluzione avvenne durante la scala temporale geologica della creazione dell'isola, ma avvenne in una genealogia delle specie, non in un singolo uccello. Sappiamo però che anche gli individui sono capaci di cambiare in base ai ritmi dell'ambiente circostante. Il mantello di una singola volpe artica (Vulpes lagopus) cambia da bianco a marrone quando la neve si scioglie ogni primavera. Molte persone si svegliano alla stessa ora ogni mattina senza l'aiuto di una sveglia. I ritmi giornalieri e annuali sembrano ragionevoli per un essere umano o animale da tenere d'occhio.

I ghiacciai, non tanto. Prevedere cambiamenti su scale temporali più lunghe sembra ridicolo. Sarebbe sciocco supporre che un coleottero nel deserto del Gobi potesse riprodursi solo quando mangiava un seme della foresta pluviale amazzonica perché nacque milioni di anni fa, quando Sud America e Africa erano uniti, e il suo DNA gli ordinava di riprodursi quando la divisione tettonica si chiuse nuovamente.

Questi scenari non hanno senso per gli animali, ma potrebbero averlo per gli organismi intraterrestri. Una persona che vive un milione di anni può essere evolutivamente predisposta a fare affidamento su qualcosa di lento come l'affondamento di un'isola, allo stesso modo in cui noi siamo predisposti ad aspettare che il sole sorga domani. Per comprendere appieno gli organismi intraterrestri, potremmo dover riconsiderare cosa viene considerato uno stimolo evolutivo.

Vivere per milioni di anni

Il fatto che le cellule viventi probabilmente esistano in uno stato di non crescita per lunghi periodi solleva due domande importanti: un microrganismo può adattarsi per evitare la divisione cellulare per migliaia di anni o più, invece che accadere per caso? E, se sì, come funziona l'evoluzione per un organismo che apparentemente non produce mai prole?

Affrontiamo la prima domanda formulando nel modo seguente, per aiutarci a collocare questa scoperta nel contesto dell'evoluzione darwiniana: questi microbi sono evolutivamente adattati a rimanere in questo stato dormiente e morto per migliaia o milioni di anni, o persistono semplicemente perché le cellule non hanno bisogno di adattamenti speciali per sopravvivere così a lungo?

Per Lloyd, vivere per centinaia di migliaia di anni sembra improbabile senza adattamento. Troppi cambiamenti fisiologici sono necessari per sostenere questo stile di vita, quindi sono solo un effetto collaterale di una vita "normale" frenetica. Inoltre, se questo stile di vita è accidentale, allora le fasi principali del loro sviluppo dovrebbero avvenire in un altro ambiente. Ma raramente vediamo i tipi di microbi che troviamo sul fondo sottomarino altrove. Non è che fossero microbi marini comuni che nuotavano felicemente, si dividevano e crescevano, e quando cadevano sul fondo semplicemente dimenticavano di morire.

Al contrario, la maggior parte di questo gruppo altamente diversificato di microbi sembra esistere solo nei sedimenti marini. Dato ciò, potrebbero essere scelti per i sedimenti marini tanto quanto i pappagalli per la foresta pluviale.

Infatti, riscontriamo che, con l'aumentare della profondità nei sedimenti marini, i microbi producono enzimi con maggiore specificità per i tipi di substrati disponibili nel sottosuolo, il che suggerisce che siano specificamente adattati a questo ambiente.

I microrganismi del sottosuolo possiedono anche adattamenti che permettono metabolismi e divisioni cellulari estremamente lenti. Questo suggerisce che, in qualche modo, siano evolutivamente predisposti a trovarsi in uno stato di non crescita a lungo termine. Ma qui sorge un problema. Secondo la teoria della selezione naturale di Darwin, queste cellule devono crescere e produrre nuova prole per evolversi. La selezione naturale funziona perché, durante la riproduzione, gli organismi subiscono mutazioni. E quando un organismo ha una mutazione benefica, quella mutazione ne aumenta l'adattabilità, così che la sua prole prevalga su quella degli organismi non mutanti, portando a più discendenti portatori della mutazione. Queste generazioni successive continuano a fare meglio delle linee non mutate e, alla fine, la mutazione si diffonde in tutta la popolazione.

Ecco qua: l'adattamento è avvenuto tramite selezione naturale. Ma come possiamo anche solo pensare all'evoluzione darwiniana in popolazioni che non si riproducono? Come si può adattarsi a non avere figli? Non credo che Darwin avesse in mente la non-crescita quando descrive la sopravvivenza del più adatto.

Fortunatamente, abbiamo un buon modello di inattività stagionale a breve termine. Qui, l'ibernazione durante l'inverno offre un vantaggio evolutivo, poiché gli organismi dormienti mantengono popolazioni più grandi quando le condizioni tornano a crescere in primavera. Pertanto, questi organismi hanno un vantaggio rispetto ad altri organismi e possono trasmettere i geni di inattività a una popolazione più ampia di discendenti in primavera ed estate.

Questo è un classico esempio di selezione naturale darwiniana. Estendiamo questo modello all'inerzia che dura migliaia di anni nei sedimenti marini. Dobbiamo pensare a un evento che gli organismi terrestri potrebbero eventualmente aspettarsi e che li porterebbe all'inerzia quando vengono sepolti a centinaia di metri di profondità nella crosta terrestre. Se incontriamo un microrganismo inattivo nel terreno in inverno, possiamo presumere che stia aspettando di ricominciare a crescere in estate. Qual è la situazione corrispondente per un organismo sedimentario marino che è sepolto in profondità e rimane dormiente per migliaia o milioni di anni?

Facciamo un esperimento immaginario per liberare la nostra mente dalle nostre supposizioni non dette sulla durata della vita. Immagina che la vita umana durasse solo circa 24 ore. Nasceresti a mezzanotte, ti ribelleresti ai genitori a colazione, ti sistemisti e avresti figli poco prima di pranzo, e inizieresti a pescare come hobby per la pensione intorno a cena. A mezzanotte, i tuoi cari – che a loro volta sarebbero nati solo poche ore prima – si radunano vicino a te e ti tenevano la mano mentre morivi silenziosamente nella profonda vecchiaia di un solo giorno. Se tutti vivessero così, centinaia di generazioni umane verrebbero e sarebbero andate in un solo inverno. Durante tutto questo periodo, che avrebbe rappresentato una parte importante della storia umana, gli alberi decidui rimasero marroni e privi di vita.

La vita su scale temporali geologiche

Quindi, cosa aspettano questi microrganismi per svegliarsi? I cicli stagionali sono molto veloci. Le uniche cose che arrivano piuttosto tardi sono i processi geologici. Ad esempio, le isole di cedimento, le inondazioni, la siccità o le tempeste spesso si verificano in cicli di centinaia o migliaia di anni. Frane sott'acqua, terremoti, tsunami ed eruzioni vulcaniche possono spostare materiali su scale temporali ancora più ampie, esponendo gli esseri terrestri a nuove fonti di cibo che li riportano fuori dal loro ibernazione dopo centinaia di migliaia di anni.

Sembra strano dire che un microbo sia adattato ad aspettare qualcosa di raro come un'eruzione vulcanica, ma la storia della Terra mostra che si può contare sulle eruzioni vulcaniche purché si abbia tempo per aspettarle.

Se lasciamo davvero correre la nostra immaginazione, i singoli microbi potrebbero essere adattati ad eventi con periodi ancora più lunghi, come i cicli glaciali, che cambiano ogni circa 30.000 anni. O il lento movimento delle placche tettoniche. Man mano che nuovi fondali marini appaiono sulle dorsali interoceaniche, il fondale esistente viene costantemente spinto lontano dal centro dell'oceano, come una persona che si trova su una pista mobile in un aeroporto. Il fondale marino infine si schianta contro un continente, in una collisione con il movimento più lento di sempre. Alcuni sedimenti e gli esseri endogeotici che vi vivono si riverseranno nella placca sommersa e alla fine schiacceranno temperature e pressioni che distruggeranno qualsiasi forma di vita come la conosciamo.

Anche per gli estremofili, essere trascinati giù nel mantello sarebbe certamente un vicolo cieco evolutivo. Tuttavia, alcuni dei sedimenti che si trovano nelle fasi iniziali di subduzione sotto le placche continentali possono tornare attraverso crepe e fessure che si aprono nella placca sovrastante. Durante questa collisione, alcuni sedimenti del fondale marino vengono spinti verso l'alto nei prismi protesici e nelle faglie associate create da terremoti o altre deformazioni delle placche.

Il beneficio evolutivo di aspettare milioni di anni nei sedimenti marini profondi sarebbe un ritorno al fondo oceanico superiore, dove il cibo è più nutriente. A quel punto, il microbo trasmetteva i suoi geni alle generazioni future. Come in ogni classica selezione naturale darwiniana, gli individui che possiedono le migliori adattazioni per rimanere dormienti per milioni di anni avrebbero un vantaggio di crescita quando riemergevano, assicurando che tali adattamenti fossero radicati nelle comunità. È la versione estiva degli organismi terrestri a ripartire verso i sedimenti superficiali?

Fonte: Livescience/ Ertnews