Il disgelo sempre più rapido del permafrost sta facendo riemergere microrganismi finora congelati e le conseguenze sono in gran parte ignote: si va dall’impatto sui livelli di metano alla ricomparsa di vecchie malattie (nel 2016 il disgelo ha liberato spore di antrace provocando un’epidemia in Alaska) fino all’eventualità di ricombinazioni genetiche imprevedibili.
Nell’agosto del 2019, in Islanda si è tenuto un funerale per il ghiacciaio Okjökull, il primo ghiacciaio islandese perduto a causa del cambiamento del clima. La comunità ha ricordato l’evento con una targa, in riconoscimento dell’irreversibilità del cambiamento e del grave impatto che rappresenta.
Su scala globale, i tassi di fusione dei ghiacciai sono quasi raddoppiati negli ultimi cinque anni: nel 2015 la perdita media era di 832 millimetri d’acqua equivalenti, ma nel 2020 è ormai salita fino a 1243 millimetri d’acqua equivalenti (dati World Glacier Monitoring Service, WGMS). Una perdita così veloce impoverisce le riserve glaciali d’acqua dolce e modifica la struttura degli ecosistemi circostanti.
Negli ultimi 10 anni, il riscaldamento dell’Artico ha superato le proiezioni con tanta rapidità che gli scienziati ora suggeriscono che i poli si stiano riscaldando quattro volte più rapidamente del resto del globo. Ciò ha condotto a livelli di fusione dei ghiacciai e di disgelo del permafrost che si prevedeva non sarebbero stati raggiunti prima del 2050. In Siberia e nel Canada settentrionale, dove il permafrost più antico e profondo si trova esposto ad aria relativamente calda per la prima volta da centinaia o anche migliaia di anni, l’improvviso disgelo sta dando origine a formazioni depresse del terreno dette termokarst.
Dato che il riscaldamento del clima globale prosegue, restano molte domande sull’ambiente periglaciale. Fra di esse: con l’aumento delle infiltrazioni d’acqua, il permafrost si scioglierà più rapidamente? E in tal caso, quali organismi da tempo congelati potrebbero “risvegliarsi”?
Il permafrost ricopre il 24 per cento della superficie delle terre emerse del nostro pianeta; i costituenti del suolo variano a seconda della geologia locale. Le terre artiche presentano una biodiversità microbica inesplorata, e altrettanto inesplorati sono i meccanismi di feedback microbici, alcuni dei quali provocano il rilascio nell’atmosfera di composti del carbonio. In alcune località il carbonio sepolto si è accumulato per milioni di anni, in strati che potrebbero ancora contenere antichi microbi congelati, megafauna del Pleistocene e persino i resti di persone morte di vaiolo.
Ora che il permafrost si sta sciogliendo con sempre maggiore rapidità, la sfida per i ricercatori consiste nello scoprire e identificare i microbi, batteri e virus che potrebbero aver cominciato ad attivarsi.
Alcuni di questi microbi sono noti agli scienziati. Gli archea metanogeni, per esempio, metabolizzano i composti del carbonio contenuti nel suolo e rilasciano metano, un potente gas serra. Altri microbi del permafrost (i metanotrofi), invece, consumano metano. L’equilibrio complessivo tra questi microbi ha un ruolo critico nel determinare il futuro riscaldamento globale.
Altri microrganismi sono anch’essi noti, ma non siamo in grado di prevedere ciò che faranno una volta rilasciati. Nuovi dati, secondo i quali alcuni geni si stanno spostando fra i vari ecosistemi interessati dal disgelo, indicano che è in corso una ristrutturazione a più livelli diversi. Nell’Oceano Artico, batteri planctonici della specie Chloroflexi hanno recentemente acquisito geni utili per degradare alcuni composti del carbonio, provenienti da specie a vita terrestre di Actinobacteria. I fiumi artici gonfiati dal disgelo hanno portato fino al mare sedimenti provenienti dal permafrost in via di fusione, e con essi anche alcuni geni che permettono di metabolizzare il carbonio contenuto nel permafrost.
Nel 2016 il disgelo del permafrost ha condotto a un’epidemia di antrace, con la morte di 200.000 renne e di un bambino. Ma le spore di Bacillus anthracis sono molto resistenti, e potrebbero essere un’eccezione, considerato che i brutali cicli di congelamento e fusione degradano altri patogeni batterici e virali più delicati. La speciale adattabilità delle spore ha permesso che restassero congelate ma ancora vitali dopo secoli di inattività.
Potrebbero emergere anche organismi che si sono evoluti insieme all’interno di ecosistemi ormai estinti, dal Cenozoico al Pleistocene, e potrebbero interagire con il nostro ambiente attuale in modi del tutto inediti. Un possibile esempio potrebbe essere una specie emergente di Orthopoxvirus, denominataAlaskapox, capace di provocare lesioni cutanee, che in Alaska è apparsa e scomparsa due volte negli ultimi cinque anni. È possibile che il virus sia stato trasmesso in seguito a contatti tra esseri umani e animali, ma l’origine di questo nuovo virus rimane ignota.
I microbiomi dell’Artico contengono microbi resilienti e tenaci adattati al freddo. Alcune specie sopravvivono come specie psicrofile, specialiste altamente adattate all’esposizione prolungata a condizioni in cui la temperatura scende al di sotto del punto di congelamento dell’acqua: con il riscaldamento potrebbero andare perdute. Altre sopravvivono invece perché sono altamente adattabili, e occupano varie, differenti nicchie ecologiche.
Capire meglio l’ecologia e la diversità genomica di queste specie generaliste può aprire una finestra sul microbioma del “Nuovo Artico”. I microbi generalisti, che si adattano a condizioni diverse, sono quelli che più probabilmente usciranno vincitori dalla perdita della criosfera. Ci sono poi dei microbi che sono del tutto nuovi per gli scienziati, e che potrebbero costituire una nuova minaccia.
È chiaro che quanto più lasceremo che si riscaldi tanto più l’Artico diventerà un luogo strano ed estraneo, a mano a mano che le temperature alla superficie si faranno più estreme e il disgelo interesserà strati sempre più profondi. Data la compresenza di microbi che si risvegliano dal profondo e condizioni alla superficie che non hanno precedenti nella storia umana, sarà difficile valutare con precisione i rischi se non disporremo di dati assai migliori sui microbi dell’Artico.
Dobbiamo porre attenzione non solo a ciò che sappiamo di non sapere, come le resistenze agli antibiotici di questi batteri, ma anche ad aree di ignoranza di cui non siamo neppure in grado di valutare la portata, come i potenziali rischi connessi alla resurrezione di antichi genomi virali ancora mal descritti nel quadro di studi di biologia sintetica.
Per tutti questi motivi, bisogna arrivare a specifiche linee guida per le future ricerche artiche. Con l’intensificarsi dei viaggi nella regione, salirà anche la probabilità che vengano esportati e importati agenti patogeni. Le linee guida per la protezione dei pianeti seguite dalle agenzie spaziali per prevenire contaminazioni interplanetarie possono darci un quadro di riferimento su come far sì che la ricerca sui microbi possa continuare in sicurezza. Devono essere messe in atto misure di biosorveglianza per proteggere sia le comunità dell’Artico sia quelle fuori di esso.
Mentre continua la trasformazione della regione artica, una cosa è chiara: l’insieme delle conseguenze del cambiamento climatico, che continuerà a riscaldare questi depositi di microbi lungo il XXI secolo è ancora tutto da definire.
