I batteri e virus marini influenzano il clima e la salute

È capitato a tutti di trovare l’auto ricoperta di sabbia del Sahara e di pensare alla grande distanza che i granelli di sabbia dovevano aver percorso, ma forse pochi di noi hanno mai pensato che nel mare si trovano virus e batteri e che anche questi possono percorrere grandi distanze, fino a ritrovarsi dentro le nuvole e perfino nell’aria che respiriamo in riva al mare.

Ma cos’hanno in comune la sabbia del Sahara e i batteri e virus marini? Tutti e due possono andare a costituire l’aerosol atmosferico cioè l’insieme di particelle inorganiche e corpuscoli organici che si trovano in sospensione nell’atmosfera. La composizione chimica di questo aerosol è variabile ed influenza l’assorbimento della radiazione solare, quindi il riscaldamento o raffreddamento del pianeta oltre che le precipitazioni.

Mentre la consapevolezza dell’urgenza di agire per far fronte all’emergenza climatica si diffonde grazie ai movimenti giovanili (FridayForFuture davanti a tutti), a ONG come Greenpeace o Climate Action Network, alle prese di posizione di media come il Guardian, e alle call for action di istituzioni come le Nazioni Unite che con i 17 obiettivi per lo sviluppo sostenibile ha chiamato tutti gli stati a dotarsi di politiche per il clima, gli scienziati continuano a lavorare per fornire e affinare gli strumenti necessari per far fronte all’emergenza.

Una delle attività principali su cui si concentra la ricerca scientifica è quella di predisporre modelli climatici su cui effettuare delle simulazioni numeriche che consentano di prevedere le mutazioni climatiche e predisporre un’efficace strategia per la gestione e la mitigazione dei rischi ambientali. Oggi i modelli virtuali del nostro pianeta hanno raggiunto un notevole livello di dettaglio e consistenza riuscendo a catturare l’essenza fisica di molti fenomeni e integrando processi complessi come la radiazione solare, la formazione delle nuvole, l’effetto dei ghiacci marini e della vegetazione, solo per citarne alcuni. L’utilizzo dei modelli previsionali non solo su scale globale ma anche a quella regionale è l’obiettivo per cui vengono costantemente migliorati e raffinati. Rendere questi modelli sempre più precisi consiste nell’inserire processi biochimici complessi e di cui talvolta ancora si ha una conoscenza parziale.

La chimica dell’aerosol marino è uno di questi, infatti sono poche le conoscenze su quello che l’oceano diffonde nell’atmosfera e le implicazioni sul clima e sulle precipitazioni. Il Centro per gli Impatti dell’Aerosol sul Clima e l’Ambiente è un centro internazionale con sede in California che si occupa di comprendere e modellare questa connessione misteriosa che intercorre tra il cielo e il mare. Chiediamo alla dottoressa Francesca Malfatti, biologa marina all’istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale di Trieste che tenta, nell’ambito di questo istituto internazionale, di fare luce su questo mistero.

Dottoressa Malfatti, c’è una connessione tra l’oceano e il cielo di cui i batteri sono protagonisti, ce la può spiegare?

Studi recenti hanno mostrato che i batteri che si trovano nel mare, insieme a virus marini, a microrganismi patogeni e sostanze organiche in generale, si trovano anche nell’aerosol marino e che da qui possono entrare in atmosfera quindi trovarsi nell’aria che respiriamo e anche salire così in alto da partecipare alla formazione delle nuvole e addirittura far piovere.

Potrebbe spiegarci meglio che cos’è l’aerosol marino?

Sono le goccioline d’acqua di mare che vengono portate in atmosfera. Quando sul mare c’è un forte vento si formano le onde che infrangendosi intrappolano sott’acqua delle bolle d’aria. Queste bollicine d’aria spontaneamente tendono a tornare in atmosfera portando con sé un po’ di acqua e tutti i microorganismi in essa presenti.

Sono molti i batteri che si trovano nell’aerosol marino? Qual è il loro ruolo?

In un litro di aerosol marino ci possono essere centinaia di batteri che degradano la sostanza organica e controllano la chimica dell’aerosol marino, incluso il bilancio di ossigeno e di CO₂. I batteri degradatori di sostanza organica hanno un ruolo fondamentale nel mantenere sano l’ecosistema marino tanto da poterli considerare il “motore del riciclo” nel mare. Infatti questi batteri utilizzano la sostanza organica, producono CO₂ e rilasciano nutrienti, in particolare azoto, fosforo, ferro e zolfo. I nutrienti sono importanti per avviare la produzione di microalghe di cui si ciba lo zooplancton che a sua volta è mangiato dai pesci.

Oltre ai batteri degradatori ci sono altri tipi di batteri nell’acqua di mare?

Oltre ai batteri degradatori di sostanza organica, si trova un altro tipo di batteri, cioè quelli che producono ossigeno, attraverso la fotosintesi (come le alghe e le piante). L’ossigeno presente in mare è fondamentale quanto i nutrienti per la vita di tutti i grandi organismi marini.

E come sono le relazioni tra questi due tipi di batteri?

Nel corso dei miei studi ho visto che la relazione tra questi due gruppi è sostanzialmente di scambio reciproco. Su vasta scala conoscere questo ci permette di realizzare modelli per simulare il funzionamento marino e quindi di predire cosa avverrà in mare nei prossimi decenni in maniera più accurata di quanto non sia avvenuto in passato.

A cosa serve simulare il funzionamento marino?

Usare i modelli serve in primo luogo ad agire in maniera preventiva ed elaborare azioni mirate per scongiurare la perdita irreversibile di specie marine. I modelli che realizziamo hanno anche una grande importanza per i climatologi che si occupano di predire gli effetti dei cambiamenti climatici sul nostro pianeta.

Gli scienziati che si occupano del clima e dei cambiamenti dovuti all’innalzamento della temperatura atmosferica globale guardano con grande attenzione anche alla temperatura oceanica. Al suo innalzamento sono ad esempio associati rischi di acidificazione e diminuzione dei livelli di ossigeno, sulla cui regolazione, come abbiamo visto, i batteri svolgono un ruolo fondamentale.

I batteri marini, come ci ha spiegato, non rimangono solo in mare ma trovandosi anche nell’aerosol marino possono entrare in atmosfera. Dottoressa Malfatti, una volta in atmosfera qual è il ruolo dei batteri marini?

Quando le piccole goccioline d’acqua – con i batteri e i virus al loro interno – arrivano nell’atmosfera alta trovano tutto un altro ambiente rispetto a quello marino, più secco, con raggi UV molto intesi. Qui la sostanza organica e i batteri possono fungere da nucleo di aggregazione per le gocce d’acqua e contribuire a formare cristalli di ghiaccio. In questo modo i batteri partecipano alla formazione delle nuvole, e di conseguenza sono in grado di influenzare le precipitazioni atmosferiche e il clima. Tenere conto di tale fenomeno è importante per l’accuratezza dei modelli atmosferici che i climatologi utilizzano per predire come sarà il nostro clima in futuro.

I batteri e i virus nell’aerosol restano vivi in atmosfera?

In una recente pubblicazione su rivista scientifica abbiamo presentato i risultati di un studio, frutto del lavoro di un team internazionale, in cui siamo riusciti, per la prima volta, a dimostrare che i batteri marini rimangono ancora vitali dopo essere trasportati per chilometri in aerosol e continuano a degradare la sostanza organica nelle nuvole come facevano nell’acqua di mare. Questo modifica il modo in cui noi scriviamo i codici per effettuare le simulazioni su come il clima cambierà: i batteri in atmosfera continuano ad essere produttori e trasformatori della sostanza organica e questo può cambiare le proprietà chimiche dell’atmosfera stressa e quindi delle precipitazioni.

Ma questi batteri e virus possono costituire un pericolo anche per la nostra salute?

No, batteri marini e batteri umani non sono gli stessi. Noi non siamo abbastanza salati per i batteri e i virus marini. Il sale è una grande barriera per evitare la diffusione dei batteri patogeni umani. Tuttavia nei prossimi anni ci occuperemo anche di capire qual è la struttura chimica dell’aerosol marino in dettaglio. Questo è importante se consideriamo che le grandi città rilasciano nel mare i loro reflui e con essi la eventuale presenza di patogeni. Questi possono essere incorporati nell’aerosol marino e quindi trovarsi poi nell’aria che respiriamo tutti. E importante dire “tutti” perché l’aria che respiro io è la stessa che respirerai tu ed è la stessa che respira un nostro amico dall’altra parte del mondo. Sulla Terra si po’ dire infatti che c’è una unità di respiri.

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