Sulla Terra potrebbero esserci mille miliardi di specie microbiche


    Sulla Terra potrebbero vivere quasi 1 trilione (mille miliardi) di specie microbiche, quelle note sono soltanto lo 0,001%. Tale ordine di grandezza è il risultato di un recente studio condotto da un gruppo di biologi americani dell’Università dell’Indiana, Stati Uniti.

    La sorgente d’acqua calda Grand Prismatic Spring nel parco di Yellowstone; spesso gli ambienti acquatici di questo tipo ospitano microbi sconosciuti.Immagine 1 - La sorgente d’acqua calda Grand Prismatic Spring nel parco di Yellowstone; spesso gli ambienti acquatici di questo tipo ospitano microbi sconosciuti.

    La stima delle specie di microbi è stata calcolata utilizzando le leggi di scala applicate a grandi database e fa parte di uno studio pubblicato recentemente sulla rivista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

    Gli autori dello studio sono il prof. Jay Lennon e il dott. Kenneth Locey del dipartimento di biologia dell’Università dell’Indiana, Bloomington, Stati Uniti.

    Gli scienziati hanno combinati i set di dati relativi a microbi, piante e animali provenienti da fonti governative, accademiche e citizen science e hanno così realizzato la collezione di dati più grande del suo genere.

    Complessivamente, questi dati rappresentano oltre 5,6 milioni di specie microscopiche e non provenienti da 35.000 luoghi attorno al mondo, tutti gli oceani e i continenti ad eccezione dell'Antartide.

     

    Una grande sfida per la biologia

    «Effettuare la stima del numero di specie presenti sulla Terra rappresenta una delle grandi sfide della biologia," scrive il prof. Lennon. «Il nostro studio combina i più grandi set di dati disponibili con modelli ecologici e nuove regole ecologiche per comprendere la correlazione esistente tra la biodiversità e l'abbondanza. Questo ci ha dato una nuova stima rigorosa per il numero di specie microbiche presenti sulla Terra».

     

    «Fino a poco tempo, mancavano gli strumenti per stimare veramente il numero di specie microbiche presenti nell'ambiente naturale. L'avvento delle nuove tecnologie di sequenziamento genetico offre una grande quantità di nuove informazioni» sostiene il prof. Lennon.

     

    Il lavoro è stato finanziato dal programma sulla biodiversità della NSF, National Science Foundation (l’agenzia governativa americana che sostiene la ricerca scientifica di base e l’educazione esclusi i campi legati a medicina e ingegneria) e dallo US Army Research Laboratory (ARL).

     

    I microbi termofili formano delle colonie estese presso la sorgente d’acqua calda Octopus nel parco nazionale di Yellowstone. Credit: USGS.Immagine 2 - I microbi termofili (organismi che vivono e si moltiplicano a temperature estreme tra i 45°C e i 122°C) formano delle colonie estese presso la sorgente d’acqua calda Octopus nel parco nazionale di Yellowstone. Credit: USGS.

     

    «Questa ricerca offre un punto di vista sull’ampia diversità che caratterizza i microbi sulla Terra. La gran parte di questa biodiversità resta ancora da tutta da scoprire e da descrivere», scrive il dott. Simon Malcomber, direttore del Dimensions of Biodiversity program.

     

    Stimare il numero delle specie microbiche

    Le specie microbiche rappresentano delle forme di vita troppo piccole per essere osservate ad occhio nudo, incluse batteri, archeobatteri e funghi.
     

    Molti precedenti tentativi di stimare il numero di specie sulla Terra non hanno preso in considerazione alcuni microrganismi oppure si sono basati su vecchi set di dati realizzati attraverso informazioni parziali sostiene il prof. Lennon.
     

    «Prima dell’elevato volume di dati che si è avuto a causa del sequenziamento genetico, la diversità veniva basata su 100 individui, quando sappiamo che un grammo di suolo può contenere organismi fino a 1 miliardo e il numero totale sulla Terra supera i 20 ordini di grandezza».

    Aver compreso che il numero di microorganismi è stato significativamente sottostimato ha portato negli ultimi anni ad un aumento degli sforzi di campionamento microbico.

     

    Sforzi di campionamento estensivo

    L’inventario dello studio delle fonti di dati include 20.376 sforzi di campionamento condotti su batteri, archeobatteri, funghi microscopici e 14.862 sforzi di campionamento sulle comunità di alberi, uccelli e mammiferi.

    Le acque superficiali degli oceani ospitano un vasto numero di microbi vitali. Credit: DOEImmagine 3 - Le acque superficiali degli oceani ospitano un vasto numero di microbi vitali. Credit: DOE

    «Una massiccia quantità di dati è stata raccolta da questi studi» scrive Locey.

    Il ricercatore ha inoltre aggiunto che gli scienziati «sospettano che alcuni aspetti della biodiversità, come il numero delle specie sulla Terra potrebbero aumentare grazie all'abbondanza dei singoli organismi. Dopo aver analizzato una massiccia quantità di dati, abbiamo osservato alcuni andamenti semplici ma consistenti del modo in cui la biodiversità varia a seconda della numerosità».

    Leggi di scala per tutte le specie

    I ricercatori hanno trovato che l'abbondanza delle specie maggiormente dominanti con il numero totale di individui si riferisce a una scala di 30 ordini di grandezza.

     

    Le leggi di scala sono note per prevedere con precisione i numeri di specie per le comunità animali e vegetali.

     

    «Fino ad ora, non sapevamo se gli aspetti della biodiversità fossero collegati a qualcosa di semplice come l'abbondanza degli organismi» scrive Locey. «Come abbiamo scoperto, le relazioni sono non solo semplici ma anche forti, portando la nostra stima al trilione di specie»

     

    Identificare ogni specie microbica sulla Terra rappresenta una sfida enorme.
     

    «Se guardiamo alle specie catalogate, circa 10.000 non sono mai state coltivate in un laboratorio e meno di 100.000 sono state sequenziate geneticamente» scrive Lennon. «I nostri risultati indicano che restano ancora da scoprire una quantità enorme di microrganismi. La biodiversità microbica a questo punto sembra essere molto più elevata di quanto mai immaginato».

     

    Riferimento:
    Kenneth J. Locey et al. Scaling laws predict global microbial diversity, Proceedings of the National Academy of Sciences (2016). DOI: 10.1073/pnas.1521291113



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