Il tesoro animale del lago antartico sepolto
Importante Ritrovamento tra i Ghiacci
La sorprendente scoperta di resti di antichi crostacei e di un tardigrado è stata effettuata da una complessa missione di perforazione che ha permesso di raggiungere il lago subglaciale Mercer coperto da un chilometro di ghiaccio in Antartide. Gli scienziati ora cercheranno di sequenziare il DNA delle forme di vita trovate ed effettueranno analisi per ricostruire l’ecosistema in cui sono vissute
Gli scienziati che stanno scavano in un lago antartico sepolto a 600 chilometri dal Polo Sud hanno trovato sorprendenti segni di vita antica: carcasse di piccoli animali conservati sotto un chilometro di ghiaccio.
Diversi crostacei e un tardigrado – tutti più piccoli dei semi di papavero – sono stati scoperti nel lago subglaciale Mercer, un corpo idrico rimasto indisturbato per migliaia di anni. Finora il lago era stato osservato solo indirettamente, grazie a immagini radar e altre tecniche di telerilevamento. Ma tutto è cambiato il 26 dicembre, quando i ricercatori finanziati dalla US National Science Foundation (NSF) sono riusciti a sciogliere il ghiaccio fino all’acqua sottostante realizzando una stretta via d’accesso.
Scoprire gli animali è stato qualcosa di “completamente inaspettato”, dice David Harwood, micro-paleontologo all’Università del Nebraska a Lincoln che partecipa alla spedizione, nota come SALSA (Subglacial Antarctic Lakes Scientific Access).
L’interesse e la curiosità sono ulteriormente aumentati quando i biologi si sono resi conto che almeno alcuni degli animaletti del lago Mercer erano terricoli. Il tardigrado a otto zampe somiglia a specie note come frequentatrici di suoli umidi. Quelli che sembravano vermi erano in realtà radichette di una pianta o di un fungo. E anche se gli scienziati non potevano escludere la possibilità che i crostacei fossero organismi marini, sarebbero potuti provenire anche da piccoli laghi ricoperti di ghiaccio.
I ricercatori ora pensano che quelle creature vivessero in stagni e ruscelli dei monti Transantartici, a circa 50 chilometri dal lago Mercer, durante i brevi periodi caldi in cui i ghiacciai si erano ritirati: o negli ultimi 10.000 anni, o 120.000 anni fa. In seguito, quando il clima si è raffreddato, il ghiaccio ha soffocato queste oasi di vita animale. Come i crostacei
e i tardigradi abbiano raggiunto il lago Mercer è ancora oggetto di dibattito. Le risposte potrebbero arrivare quando il gruppo di SALSA cercherà di determinare con la datazione al carbonio l’età del materiale e di sequenziare il DNA delle creature. Ricostruire questa storia potrebbe rivelare molto su quando e quanto i ghiacciai dell’Antartide si sono ritirati millenni fa.
“E’ davvero fantastico”, dice Slawek Tulaczyk, glaciologo dell’Università della California a Santa Cruz, che non fa parte di SALSA. “E’ sorprendente”. Tulaczyk, che studia i sedimenti recuperati sotto i ghiacci fin dagli anni novanta, dice che prima sotto la calotta non era mai stato trovato nulla di simile. E Tulaczyk è stato uno dei responsabili dell’unica spedizione precedente, nel 2013, che abbia perforato un lago subglaciale antartico, il lago Whillans, a 50 chilometri dal lago Mercer (si veda questa mappa di “Nature”). Il lago Whillans era pieno di microbi, ma gli scienziati non hanno visto segni di vita superiore.
Nel caso del lago Mercer, dice Tulaczyk, i fiumi subglaciali potrebbero aver trasportato le carcasse degli animali e dei funghi dalle montagne fino al lago. Oppure le creature potrebbero essere rimaste congelate sul fondo di un ghiacciaio che le ha trascinate via dalle montagne via via che avanzava. In altre parole, la chiave di lettura di un lungo periodo della storia dei monti Transantartici potrebbe essere sepolta sul fondo di un lago distante 50 chilometri.
Congelati nel tempo
La saga è iniziata il 30 dicembre, quando gli scienziati di SALSA hanno sollevato uno strumento che aveva misurato la temperatura dell’acqua e hanno raschiato il fango grigiastro del lago.
Quando Harwood ha fatto scivolare il fango sotto un microscopio, ha trovato quello che sperava: gusci di diatomee, alghe fotosintetiche che sono vissute e morte milioni di anni fa, quando l’Antartide era più calda e un oceano privo di ghiacci copriva l’area che ora è il lago Mercer. Ma ha notato qualcosa che appariva fuori posto tra i frammenti silicei delle diatomee: il guscio di un crostaceo simile a un gamberetto con le zampe ancora attaccate. Il suo carapace era macchiato e scolorito “come una vecchia foglia che è rimasta a terra per una stagione”, dice Harwood.
Ben presto il paleontologo ha trovato un altro frammento del carapace di un crostaceo, questo di una sana tonalità ambrata, e ancora irto di delicati peli. “Sembrava davvero fresco”, dice. “Come qualcosa che fosse stato vivo fino a poco prima.” L’idea che animali vivi potessero galleggiare in questa buia tasca d’acqua, isolata dal mondo esterno, sembrava al tempo stesso ragionevole e stravagante.
I campioni d’acqua del lago contenevano abbastanza ossigeno per sostenere animali acquatici ed erano pieni di batteri, almeno 10.000 cellule per millilitro. Harwood si è chiesto se i piccoli animali, originari dell’oceano, potessero sopravvivere nutrendosi di quei batteri.
C’erano altri motivi per sospettare che gli animali marini avrebbero potuto penetrare nel lago Mercer. Da 5000 a 10.000 anni fa, per breve tempo lo strato di ghiaccio si diradò, permettendo all’acqua di mare di filtrare sotto il ghiaccio galleggiante spesso centinaia di metri e raggiungere quello che oggi è il lago. Qualsiasi animale che vi fosse stato trascinato dall’oceano poteva rimanere intrappolato in sacche d’acqua quando la calotta di ghiaccio, divenuta più spessa, aveva ancora una volta formato una sorta di coperchio sul fondo del mare.
Flusso e riflusso
Gli scienziati sanno che qualcosa di simile, anche se meno estremo, è successo in altre parti dell’Antartide. Il graduale innalzamento del continente ha trasformato baie oceaniche poco profonde in laghi isolati. E in alcuni di questi laghi minuscoli crostacei copepodi marini sembrano essere sopravvissuti per migliaia di anni, probabilmente trascorrendo lunghi periodi intrappolati sotto diversi metri di ghiaccio permanente.
Questi laghi ricoperti di ghiaccio ricevono ancora una debole luce solare, assicurando così ai crostacei alghe da mangiare. Ma i laghi subglaciali come il Mercer sono ambienti più difficili: non vi arriva alcuna luce, e i batteri sopravvivono “sgranocchiando” minerali e materia organica del plancton microscopico e delle diatomee vissute milioni di anni prima, quando il fondo del lago era parte di un oceano aperto. La maggior parte dei biologi non crede che i batteri di questi laghi possano crescere abbastanza velocemente da fornire cibo sufficiente neppure agli animali acquatici più piccoli.
John Priscu, ecologo lacustre alla Montana State University a Bozeman e coordinatore del progetto SALSA, è apparso cauto ma entusiasta quando “Nature” ha parlato con lui tramite un telefono satellitare il 3 gennaio, diversi giorni dopo la scoperta delle carcasse animali. Temeva che i frammenti di creature trovati dalla sua squadra nel lago potessero essere semplicemente contaminanti che provenivano da attrezzature sporche. “Sono piuttosto cauto nel fare affermazioni”, aveva detto, pur ammettendo che scoprire animali vivi nel lago Mercer “sarebbe stato davvero fantastico”.
Per escludere la contaminazione, il suo gruppo ha ripulito le attrezzature e recuperato altro fango. Harwood ha continuato a trovare gusci di crostacei e organismi che somigliavano vagamente ai vermi quando ha osservato il nuovo fango con il suo microscopio. Ma né lui né alcun altro al campo di SALSA era specializzato nello studio di animali. Un’interpretazione più affidabile avrebbe dovuto aspettare che altri scienziati osservassero i campioni.
Cartoline del passato
È successo l’8 gennaio alla stazione McMurdo, una base della National Science Foudantion 900 chilometri a nord-ovest del lago Mercer, sulla costa antartica. Quando Byron Adams, ecologo animale, ha puntato il suo microscopio su un po’ di fango recuperato dal lago, ha subito individuato alcuni organismi familiari. E ha iniziato a farsi strada la consapevolezza della loro importanza.
Adams, ricercatore alla Brigham Young University a Provo, nello Utah, che non fa parte di SALSA, ha identificato gli oggetti simili a vermi come piante filiformi o funghi. Li aveva visti, insieme ai crostacei e ai tardigradi, vivi e morti, in una regione dell’Antartide chiamata Dry Valleys, libera dai ghiacciai. Aveva visto anche alcune di queste creature nei monti Transantartici, che solcano l’interno del continente.
Adams era quasi certo che gli organismi fossero morti già da millenni quando gli scienziati li hanno estratti dal lago. Pensava che provenissero di monti Transantartici e che fossero stati trasportati al lago Mercer qualche tempo dopo la morte, da migliaia a decine di migliaia di migliaia di anni fa. I resti sono giovani rispetto a quelli di altri organismi antichi trovati nel lago, come le diatomee, che si ritiene siano vissute milioni di anni fa.
“L’aspetto stupefacente dei reperti provenienti dal lago Mercer è che non sono super, super-vecchi”, dice. “Non sono morti da così tanto tempo”. Carcasse così ben conservate offrono un’interessante opportunità. Determinando quanto tempo fa questi organismi hanno vissuto e che tipo di ambiente richiedevano, i biologi possono imparare qualcosa sul passato dell’Antartide, sul susseguirsi di periodi caldi e freddi.
Il compito di ricostruire la storia del continente spetta in genere ai geologi, ma in questo caso non è così. “Penso che sia davvero fantastico quando la biologia comincia a contare per rispondere a questa domanda”, dice Adams. “Ecco la storia che la biologia ci sta raccontando; e chiede perché voi glaciologi non ripensate i vostri modelli.”
Gli scienziati di SALSA hanno terminato il loro lavoro al lago Mercer e sigillato il pozzo di trivellazione il 5 gennaio. Mentre tornano a casa con i loro campioni, il progetto sta entrando in una fase più lenta e metodica. Nei prossimi mesi, il gruppo cercherà di stabilire l’età dei resti animali con la datazione al radiocarbonio; questo rivelerebbe se hanno meno di 40.000 anni.
Gli scienziati cercheranno anche di sequenziare i resti di DNA dalle carcasse, dal fango e dall’acqua del lago nella speranza di scoprire se i crostacei appartengano a specie marine o d’acqua dolce. Le analisi chimiche del carbonio nelle carcasse potrebbero anche confermare se gli animali hanno vissuto in un ecosistema illuminato dal Sole, alimentato da alghe fotosintetiche, o se alcuni hanno potuto sopravvivere per un certo periodo in un ambiente buio e subglaciale.
Adams, per esempio, non ha abbandonato del tutto la possibilità che qualche animale sia vissuto sotto il ghiaccio, o lo faccia ancora. Mentre guardava attraverso il fango del lago Mercer, “speravo di vedere qualcosa di vivo, è questo che volevo vedere”. Ma si trattava di un piccolo campione, appena un cucchiaino da tè o giù di lì. Potendo esaminarne di più, dice Adams, “è possibile che si possa ancora trovare qualcosa di vivo”.
(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature” il 18 gennaio 2019. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze)
Di: Douglas Fox/Nature
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