Il comportamento dei batteri influenza la formazione delle nuvole

La meteorologia sa da quasi 50 anni che il simbolico battito d'ali di una farfalla può scatenare un uragano in un luogo completamente diverso. Nel 1972, il teorico del caos Edward Norton Lorenz coniò il termine "effetto farfalla" per sottolineare che minuscoli cambiamenti nelle condizioni iniziali possono avere un effetto a lungo termine sullo sviluppo dei sistemi dinamici.

Gli oceani sono i polmoni della terra

Tuttavia, i risultati del gruppo di ricerca guidato da Roman Stocker dell'Istituto di ingegneria ambientale dell'ETH di Zurigo suggeriscono che in futuro i meteorologi non dovranno prestare attenzione solo alle farfalle, ma anche ai batteri che vivono negli oceani. "Abbiamo dimostrato in quali circostanze questi batteri rilasciano un gas che gioca un ruolo chiave nella formazione delle nuvole", dice Stocker.

Nella loro recente pubblicazione sulla rivista scientifica pagina esternaComunicazioni sulla natura In una serie di articoli pubblicati sulla rivista, i ricercatori si sono concentrati sui microrganismi che si nutrono dei prodotti metabolici del fitoplancton marino. Con questo termine si intende un gran numero di alghe microscopiche. La loro attività fotosintetica supera quella di tutte le piante. I veri polmoni della Terra non sono quindi le foreste, ma gli oceani, dove viene prodotta circa la metà dell'ossigeno dell'atmosfera terrestre. Il fitoplancton produce inoltre ogni anno oltre un miliardo di tonnellate di una sostanza chiamata dimetilsulfoniopropionato, o DMSP.

L'odore del mare

"I batteri marini usano il DMSP per coprire il 95% del loro fabbisogno di zolfo e il 15% del loro fabbisogno di carbonio", spiega Cherry Gao, primo autore dello studio e dottoranda del gruppo di Stocker. Per convertire il DMSP in biomassa, i batteri decidono di seguire due diverse vie metaboliche: quando lo demetilano, utilizzano sia lo zolfo che il carbonio. Se invece lo dividono in diverse piccole molecole, utilizzano solo il carbonio e lo zolfo sfugge nell'atmosfera sotto forma di dimetilsolfuro (DMS). "Il DMS è responsabile del tipico odore del mare", spiega Stocker. Come nucleo di condensazione del vapore acqueo, il DMS svolge un ruolo decisivo nella formazione delle nuvole.

Finora non era chiaro quando i batteri avessero bisogno di quale via metabolica. I ricercatori guidati da Stocker hanno scoperto un batterio marino della specie Ruegeria pomeroyi geneticamente modificato in modo che si illuminasse di colori diversi a seconda del modo in cui convertiva biochimicamente il DMSP. I ricercatori hanno dimostrato che a basse concentrazioni di DMSP i batteri si affidano principalmente alla demetilazione, mentre ad alte concentrazioni di poche micromoli per litro predomina la scissione.

Uno sguardo più ravvicinato

La concentrazione media di DMSP nell'acqua di mare è di poche nanomoli per litro. In queste circostanze, la via metabolica di scissione è di importanza trascurabile, i batteri utilizzano lo zolfo per la loro crescita e non si verifica la formazione di nuvole. "Ma il valore medio - la concentrazione di DMSP in un grande secchio che in precedenza veniva semplicemente immerso nel mare per le misurazioni classiche - dice solo metà della verità", afferma Stocker. "L'altra metà della verità si scopre solo con un'ispezione più attenta".

Perché dove il fitoplancton fiorisce, le concentrazioni di DMSP possono essere migliaia di volte più alte. A quanto pare, i batteri marini sono adattati a questa distribuzione non uniforme del DMSP nell'acqua di mare. Quando crescono accanto alle microscopiche alghe, iniziano a scomporre il DMSP. "Quindi la formazione o meno di molte nuvole dipende anche dall'interazione microbica tra le alghe e i batteri del mare", spiega Stocker.