Un team di scienziati studia microbi intrappolati nei cristalli di gesso da migliaia di anni
Dal 2017, un gruppo di scienziati ha condotto uno studio sui microbi intrappolati nei cristalli di gesso per migliaia di anni.
La ricerca, guidata da Adriana Espino del Castillo e il suo team, ha rivelato la presenza di antichi microbi dormienti nelle grotte di Naica, in Messico.
Questi microbi, che potrebbero avere fino a 50.000 anni, sono stati trovati in uno stato dormiente e sono riusciti a sopravvivere nutrendosi di minerali come ferro e manganese.
Penelope Boston, direttrice dell’Istituto di Astrobiologia della NASA, ha dichiarato: “Abbiamo scoperto vita intrappolata nei cristalli che potrebbe avere 50.000 anni. Questi antichi microbi sono stati trovati dormienti nelle grotte di Naica, in Messico, e sono riusciti a sopravvivere nutrendosi di minerali come ferro e manganese”.
Secondo Boston, questi microbi dimostrano la capacità di sopravvivere e adattarsi anche nelle condizioni più estreme, con possibili implicazioni per la ricerca di vita simile su altri pianeti.
Il Sistema Sotterraneo di Naica nel nord del Messico comprende una miniera di piombo, zinco e argento e ospita i più grandi cristalli di gesso mai trovati in grotte naturali.
Le grotte sono ora chiuse al pubblico e le attività minerarie sono state sospese da ottobre 2015.
Oltre alla sua importanza geologica, economica e turistica, la diversità batterica nel NUS non è stata ancora completamente esplorata.
Lo studio ha esaminato i batteri presenti su diversi substrati minerali (cristalli di gesso, croste di ossido di ferro) e campioni di sorgenti termali raccolti prima che il sistema sotterraneo diventasse inaccessibile, utilizzando metodi dipendenti dalla coltura e indipendenti dalla coltura (PCR-DGGE).
Questa ricerca è la prima a riportare l’isolamento di microrganismi da Naica.
L’analisi delle impronte digitali DGGE ha rivelato lievi differenze tra le comunità provenienti da grotte e tunnel e in base al tipo di substrato minerale, mentre le comunità provenienti da substrati solidi e campioni d’acqua sembravano essere più distanti.
Entrambi gli approcci, dipendenti dalla coltura e indipendenti, hanno rivelato la presenza di batteri dei gruppi Firmicutes, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria e Gammaproteobacteria nei cristalli di gesso, nelle croste di ossido di ferro e nelle sorgenti termali.
Deinococcus-Thermus e Actinobacteria sono stati rilevati solo nei campioni di sorgenti termali tramite DGGE.
Secondo il sequenziamento del 16S rRNA, i batteri eterotrofi isolati in condizioni aerobiche erano affiliati a Bacillus, Brevibacillus, Paenibacillus, Schlegelella, Cupriavidus, Pseudoxanthomonas e Lysobacter.
La maggior parte degli isolati e delle sequenze recuperate tramite DGGE erano correlate a organismi precedentemente rilevati in altri ambienti estremi sotterranei.
Alcuni degli isolati erano in grado di precipitare carbonato di calcio e Fe(III) in terreni solidi, ma la loro possibile partecipazione ai processi di biomineralizzazione in situ deve ancora essere investigata.
Le comunità microbiche trovate nel NUS sono probabilmente autoctone con alcuni componenti alloctoni dovuti all’intervento umano.
Il loro ruolo nei processi geobiologici richiede ulteriori indagini.
Since 2017, a team of scientists has been studying microbes trapped in gypsum crystals for thousands of years!
(Espino del Castillo et al. 2018*)
Our Mexican colleague Mario Corsalini stands near to a gypsum rosette crystal from mexican cave system called both ‘fairyland’ and ‘hellland’.
“We have discovered life trapped in crystals that could be 50,000 years old … this ancient microbes were found dormant in caves in Naica, Mexico, and were able to exist by living on minerals such as iron and manganese” said Penelope Boston, head of NASA’s Astrobiology Institute.
According to Boston, the microbes showcase the microbes can endure and cope in even the harshest conditions, and may have implications for finding similar life on other planets, National Geographic reported (2017).
Penelope Boston said “This has profound effects on how we try to understand the evolutionary history of microbial life on this planet”.
“The Naica Underground System (NUS) in Northern Mexico comprises a lead, zinc, and silver producing mine and displays the largest gypsum crystals ever found in natural caves. The caves are now closed to the public and mining activities have been suspended for an undefined period since October 2015. Besides its geological, economical, and tourist importance, the bacterial diversity in the NUS has not been fully explored yet. This study surveyed for bacteria present on different mineral substrates (gypsum crystals, iron oxide crusts) and hot spring samples collected before the NUS was inaccessible, using culture-dependent and culture-independent (PCR-DGGE) methods. This study is the first reporting the isolation of microorganisms from Naica. Cluster analysis of DGGE fingerprints revealed slight differences between communities from caves and tunnels and according to their mineral substrate type while communities from solid substrates and water samples appeared to be more distant. Both approaches, culture-dependent and independent, revealed the presence of bacteria from the Firmicutes, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, and Gammaproteobacteria in gypsum crystals, iron oxide crusts, and hot springs, respectively. Deinococcus-Thermus and Actinobacteria were only detected by DGGE in hot spring samples. According to 16S rRNA sequencing, heterotrophic bacteria isolated under aerobic conditions were affiliated with Bacillus, Brevibacillus, Paenibacillus, Schlegelella, Cupriavidus, Pseudoxanthomonas, and Lysobacter. Most of the isolates and sequences retrieved by DGGE were related to organisms previously detected in other extreme subsurface environments. Some of the isolates were able to precipitate calcium carbonate and precipitate Fe(III) in solid media but their possible participation in biomineralization processes in situ has still to be investigated. Microbial communities found in the NUS are likely autochthonous with some allochtonous components due to human intervention. Their role in geobiological processes requires further investigation.” (Espino del Castillo et al. 2018*).
Bibliography:
*Authors (all): Adriana Espino del Castillo, Hugo Beraldi-Campesi, Patricia Amador-Lemus, Hiram I. Beltrán & Sylvie Le Borgne.
*Espino del Castillo et al. 2018. Bacterial diversity associated with mineral substrates and hot springs from caves and tunnels of the Naica Underground System (Chihuahua, Mexico) International Journal of Speleology. 47(2): 213-227 Tampa, FL (USA) May 2018.
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DOI: https://doi.org/10.5038/1827-806X.47.2.2161.
PDF: https://goo.gl/yxFNry.
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RECOMMENDED CITATION
Espino del Castillo, Adriana; HugoBeraldi-Campesi; Patricia Amador-Lemus; Hiram Isaac Beltrán; and Sylvie Le Borgne. 2018. Bacterial diversity associated with mineral substrates and hot springs from caves and tunnels of the Naica Underground System (Chihuahua, Mexico). International Journal of Speleology, 47: 213-227.
Available at: https://digitalcommons.usf.edu/ijs/vol47/iss2/10