Le membrane dei microbi sono costituite da lipidi (molecole di grasso) che possono essere conservate come fossili e che ci raccontano le storie di come questi microbi vivevano in passato. “Alcuni lipidi microbici sono ampiamente utilizzati per ricostruire il clima del passato. Sono sempre stati circondati dal mistero, poiché non sapevamo quali microbi li producessero e in quali condizioni. Questa mancanza di informazioni limita il potere predittivo di queste molecole per ricostruire le condizioni ambientali del passato”, spiega la dottoressa Diana Sahonero. Ora, il suo studio mostra quali batteri producono questi lipidi e anche come le loro membrane lipidiche si sono evolute per adattarsi ai cambiamenti ambientali – un altro passo verso la ricostruzione e la previsione dei cambiamenti climatici in modo più dettagliato.
Ricostruzioni climatiche
I lipidi, i mattoni molecolari della membrana cellulare, sono unici per ogni specie microbica. “Funzionano come le impronte digitali, possono essere usati per identificare i resti microbici”, spiega Laura Villanueva, professoressa presso la Facoltà di Geoscienze dell’Università di Utrecht. I fossili dei lipidi dei microbi possono essere trovati in vecchi sedimenti. Una volta che queste molecole del passato vengono separate, identificate e messe in relazione con gruppi di batteri attualmente viventi, i lipidi possono funzionare come “biomarcatori”. Questi marcatori possono dirci quali erano le condizioni atmosferiche e oceaniche della Terra, perché sappiamo dai “parenti” viventi dei microbi come interagiscono con il loro ambiente.
Per molto tempo non è stato chiaro quali batteri producessero questi specifici lipidi, chiamati tetraeteri ramificati di glicerolo dialchilico (GDGT). Questo tipo di lipidi è spesso utilizzato nelle ricostruzioni climatiche. Diana e i suoi colleghi hanno finalmente scoperto i batteri che formano questi lipidi. “È stato come cercare un ago in un pagliaio”, dice Sahoreno. “Fin dall’inizio sapevamo di dover rispondere a questa domanda con un approccio massiccio. Dovevamo studiare più di 1850 proteine per identificare i microbi che producono queste molecole lipidiche”.
Una volta che i ricercatori sapranno quali sono i batteri attualmente viventi che producono queste molecole lipidiche, potranno essere utilizzati per effettuare ricostruzioni climatiche più accurate. I ricercatori possono misurare le interazioni di questi batteri viventi con l’acqua marina o l’atmosfera circostante. Queste informazioni generano dei “proxy“, ovvero chiavi per correlare dettagli delle molecole lipidiche (ad esempio l’abbondanza) a valori dell’ambiente. Si tratta di un passo importante per ricostruire le condizioni ambientali e climatiche del passato, sulla base di vecchi campioni di sedimenti.
“Il nostro studio indica che esistono molte specie di batteri attualmente viventi in grado di produrre questo tipo di lipidi di membrana. Inoltre, abbiamo scoperto che questi batteri sono tutti limitati ad ambienti in cui l’ossigeno è assente”, spiega Sahonero. “Questo studio sui lipidi arcaici dei batteri mostra come questo gruppo di microbi che li produce abbia evoluto la propria membrana lipidica miliardi di anni fa. È fantastico poter dare un’occhiata a questa parte della storia della vita. Finora era per lo più un mistero”.
