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Ogni anno la neve marina trascina verso gli abissi oltre 10 gigatonnellate di carbonio sottratte alle acque superficiali, eppure solo una piccola parte arriva davvero a destinazione. Un nuovo studio condotto dalla Scripps Institution of Oceanography della UC San Diego insieme all’Università di Lincoln ha individuato uno dei fattori che decidono il destino di questo carico, e si tratta di qualcosa di inaspettato: quanto sono appiccicose le particelle. Quelle più dense e collose resistono meglio all’attacco dei batteri e possono portare nell’oceano profondo più di sei volte il carbonio trasportato dalle particelle più fluide.
Lontano dalla superficie cade senza sosta una nevicata silenziosa, ma con i fiocchi ghiacciati che scendono dal cielo ha ben poco da spartire. La neve marina è fatta di minuscoli aggregati di scarti, organismi morti e detriti vari, dal muco alle feci animali, dal limo ai resti di plancton microscopico. Delle oltre 10 gigatonnellate che si mette in viaggio, appena 2 circa raggiungono profondità dove il carbonio può rimanere stoccato per centinaia o persino migliaia di anni. Il perché di questa enorme perdita lungo il tragitto è stato a lungo un rompicapo. La ricerca, pubblicata l’8 ottobre sulla rivista Science, mostra che la viscosità delle particelle, cioè quanto sono spesse e gelatinose, influisce sia sulla velocità con cui i batteri le sgretolano sia sulla distanza che riescono a percorrere verso il fondale.
Il peso della neve marina nel ciclo del carbonio
Questi fiocchi sottomarini hanno un ruolo importante nel ciclo del carbonio, il movimento naturale dell’elemento tra atmosfera, oceani, terre emerse e organismi viventi. Quando scendono nelle acque profonde, le particelle possono tenere una parte del carbonio lontana dall’atmosfera per secoli o anche più a lungo. Non tutte però sopravvivono al viaggio. Durante la discesa i batteri se ne nutrono e le demoliscono poco alla volta, riducendo la quantità che arriva negli strati più bassi.
Il lavoro offre il primo sguardo dettagliato su come i batteri vivi interagiscono con la struttura fisica della neve marina e, più in generale, del muco. Si tratta di rapporti che contano ben oltre il mare: dinamiche simili tra microrganismi e muco sostengono le barriere coralline, le foreste di kelp, gli apparati radicali delle piante e il sistema digestivo dell’uomo e degli altri animali. Fino a poco tempo fa mancava la tecnologia per osservare tutto questo alla scala microscopica necessaria.
Quattro anni per guardare dentro un fiocco
Il progetto è partito nel 2021, quando Bryce Inman, allora ricercatore postdottorato alla Scripps, ha deciso di esplorare quello che lui stesso chiama il paesaggio del muco. “Osservare singoli batteri mentre interagiscono con la struttura fisica del muco non era mai stato possibile” ha spiegato Inman. Insieme a colleghi come Farooq Azam, microbiologo e professore emerito alla Scripps, ha passato quattro anni a cercare di superare questo limite. Diversi tentativi sono andati a vuoto prima che il gruppo mettesse a punto una tecnica funzionante nel 2025.
La soluzione combina la microscopia confocale 3D con molecole fluorescenti progettate appositamente. La microscopia confocale usa la luce per catturare immagini dettagliate a diverse profondità del campione, così da ricostruirne la forma in tre dimensioni, mentre le molecole fluorescenti rendono visibili le caratteristiche del materiale. Per la prima volta gli scienziati hanno potuto esaminare il terreno fisico di singole particelle e seguire i batteri che si muovevano al loro interno. Ne è emerso un ambiente sorprendentemente intricato, con differenze strutturali che determinano dove i microrganismi possono stabilirsi e quanto facilmente arrivano al materiale interno.
Perché le particelle più collose scendono più in basso
Proprio come i fiocchi di neve veri, anche quelli marini sono tutti diversi, ognuno con una propria miscela di sostanze organiche e inorganiche e quindi con composizione, struttura e viscosità differenti. In uno studio collegato pubblicato su Nature Communications, il nuovo metodo di imaging ha mostrato che i batteri colonizzano di preferenza le zone vicine alla superficie, dove il materiale è meno denso. Le regioni più interne e appiccicose sono molto più difficili da penetrare. “I batteri si attaccano alle parti meno viscose di ogni particella ma non possono raggiungere quelle più viscose finché non le hanno scomposte” ha detto Inman. “È come un verme in una mela: la polpa si attraversa facilmente, il torsolo è duro da masticare.”
Negli esperimenti di laboratorio le particelle più viscose hanno resistito più a lungo alla degradazione e alla frammentazione, e le simulazioni al computer indicano che possono scendere più in profondità prima di disgregarsi. Da qui la stima del gruppo: la neve marina più collosa può consegnare all’oceano profondo oltre sei volte il carbonio delle particelle più fluide. “Quanto possa sprofondare la neve marina è un problema sorprendentemente complicato, e abbiamo aggiunto un altro tassello, molto appiccicoso, al puzzle” ha commentato Inman.
Il muco viene spesso considerato una sostanza semplice e scivolosa, ma le immagini raccontano altro. “Ha una quantità sorprendente di struttura” ha osservato il ricercatore. “Ci sono rigonfiamenti, crepacci, tutta una serie di forme di cui non sapevamo nulla a una scala più piccola dei batteri.” Capire queste caratteristiche fisiche potrebbe aiutare a studiare processi biologici che vanno dalla salute digestiva umana al recupero delle barriere coralline danneggiate. Ulteriori finanziamenti alla ricerca sono arrivati dalla Simons Foundation e dall’Engineering and Physical Sciences Research Council.
Fonte: TecnoAndroid