La vita prospera nell'oceano più profondo: Nuove scoperte dalla Fossa delle Marianne

Gli esseri umani sono sempre stati affascinati dagli estremi del nostro mondo, dalla montagna più alta all'oceano più profondo. Oggi stiamo iniziando a comprenderli molto più chiaramente. Le ultime ricerche scientifiche condotte nella parte più profonda dell'oceano hanno rivelato qualcosa di straordinario: la biodiversità è estesa e fiorente nonostante le condizioni estreme.

Il 6 marzo, la rivista scientifica Cell ha pubblicato una storia di copertina che rivela sistematicamente le caratteristiche ecologiche della zona hadal a profondità superiori a 6.000 metri. Queste scoperte rappresentano gli ultimi risultati del Mariana Trench Environment and Ecology Research (MEER) Project, una collaborazione avviata nel 2021 da BGI Group, dall'Institute of Deep-sea Science and Engineering (IDSSE) dell'Accademia delle Scienze cinese, dalla Shanghai Jiao Tong University e da altre istituzioni scientifiche cinesi .

La zona hadal, pur coprendo solo l'1-2% del fondo oceanico, rappresenta il 45% della profondità verticale dell'oceano. È un regno dalle condizioni estreme, dove l'immensa pressione, l'oscurità totale, le limitate fonti di cibo e le temperature gelide creano un ambiente che quasi comunemente viene considerato abitabile solo da pochi organismi specializzati

Microbi: Prosperare all'estremo con notevoli adattamenti

Grazie allo sviluppo di un metodo integrato che utilizza le più recenti tecnologie di automazione e sequenziamento per i campioni ambientali, è stato creato il più grande e completo dataset sul metagenoma microbico adamitico.

Le loro scoperte hanno portato alla luce una straordinaria diversità di microrganismi hadal, con oltre 7.564 genomi a livello di specie appena identificati, quasi il 90% dei quali non era mai stato documentato nei database pubblici.

Per sopravvivere ai livelli marini più profondi della Terra, i microrganismi hadal hanno sviluppato un insieme unico di caratteristiche evolutive per l'assunzione di energia e la resistenza alla pressione. Analizzando processi ecologici distinti e tratti genomici/metabolici, gli scienziati sono riusciti a determinare due distinte strategie di adattamento. microbici

Anfipodi: Piccoli titani degli abissi

Oltre ai microrganismi, il team di ricerca ha fatto scoperte affascinanti sull'Hirondellea gigas (H. gigas), una specie di anfipoda che prospera a profondità comprese tra i 6.800 e gli 11.000 metri, dove la pressione equivale a quell ache serve per tenere in equilibrio un SUV sulla punta delle dita.

Il team di ricerca ha generato un assemblaggio del genoma H. gigas a livello cromosomico con successo, dove la dimensione del genoma era di 13,92 gigabyte (Gb). Questo rappresenta in assoluto il primo genoma di un animale proveniente dalle profondità oceaniche . In particolare, oltre il 70% del di genoma è costituito da sequenze ripetitive, che potrebbero contribuire a spiegare la capacità di resistere alla pressione delle profondità marine.

Inoltre, hanno generato 245,97 terabyte (Tb) di dati di sequenziamento dell'intero genoma, il più grande dataset mai sequenziato per una singola specie marina. Nonostante il loro habitat estremo, le popolazioni non hanno mostrato alcuna differenziazione genetica tra le varie profondità, il che suggerisce che possono migrare liberamente attraverso una fascia verticale di 4.000 metri. Tuttavia, i genomi di H. gigas variano a seconda della loro posizione geografica. In particolare, le popolazioni del Bacino delle Filippine Occidentali, situato a 1.500 km di distanza, differiscono da quelle delle Fosse delle Marianne e di Yap. Questa scoperta suggerisce che l'isolamento geografico influenza l'evoluzione genetica.

I pesci delle profondità marine: Meraviglie evolutive dell'oceano

I ricercatori hanno anche esaminato 11 specie di pesci di profondità, scoprendo notevoli adattamenti genetici che permettono loro di sopravvivere a profondità estreme.

L'analisi genetica suggerisce che alcuni lignaggi di pesci d'alto mare risalgono alla metà o all'inizio del Cretaceo, sopravvivendo a molteplici eventi di estinzione di massa. La maggior parte dei pesci d'alto mare moderni ha colonizzato queste profondità dopo l'evento di estinzione Cretaceo-Paleogene, che ha spazzato via i dinosauri.

Una scoperta fondamentale ha rivelato che molte specie di pesci di acque profonde al di sotto dei 3.000 metri hanno subito una trasformazione genetica unica nel gene rtf1, che potrebbe essere la chiave per mantenere stabile l'espressione genica in condizioni di pressione estrema.

Una delle scoperte più sorprendenti sfida un'ipotesi scientifica di lunga data sull'adattamento alle profondità marine. Ricerche precedenti suggerivano che il trimetilammina-N-ossido (TMAO), un composto che stabilizza le proteine ad alta pressione, aumenta nei pesci con l'aumentare della profondità. Tuttavia, questo studio non ha riscontrato un aumento significativo dei livelli di TMAO nei pesci che vivono al di sotto dei 6.000 metri, inducendo a rivalutare i precedent Metodi di ricerca in profondità.

Il team ha scoperto inquinanti organici persistenti - composti di rifiuti industriali - sia nei pesci che nei campioni di sedimenti provenienti dal Challenger Deep nella Fossa delle Marianne e nella Fossa delle Filippine. Questa scoperta allarmante sottolinea l'impatto di vasta portata delle attività umane, anche negli ambienti più remoti ed estremi della Terra

Una nuova era nell'esplorazione delle profondità marine

Queste scoperte hanno fatto progredire in modo significativo la comprensione della vita nelle zone più profonde dell'oceano, rivelando una biodiversità senza precedenti e adattamenti evolutivi in questi ecosistemi remoti. Tutti i dati genomici generati da questa ricerca, comprese le informazioni su microbi, anfipodi e pesci delle profondità marine, sono stati resi liberamente accessibili alla comunità scientifica mondiale attraverso piattaforme online.

"Il nostro studio non solo ridefinisce la nostra comprensione dei limiti della vita nelle profondità marine, ma svela anche un 'manuale di sopravvivenza estrema' scritto attraverso centinaia di milioni di anni di evoluzione", ha spiegato il dottor Xun Xu, direttore di BGI-Research, il braccio di ricerca scientifica del BGI Group. "Decifrare queste forme di vita è sia un viaggio di esplorazione scientifica che una rinnovata responsabilità per l'umanità. In futuro, grazie ai progressi tecnologici e alla collaborazione scientifica globale, le profondità marine potrebbero rivelare ulteriori segreti sulle origini, l'adattamento e la simbiosi della vita, offrendo spunti fondamentali per la gestione sostenibile degli ecosistemi terrestri."

Didascalia della foto: Un pesce osservato mentre nuota nelle profondità marine durante un'esplorazione subacquea. (Fonte: Gruppo BGI)