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«Viviamo in un mondo di microbi»

26/08/2021
Tingono di rosso i ghiacciai e conferiscono al formaggio di montagna il suo aroma tipico: è la varietà di microrganismi a rendere possibile la vita di tutti noi, sostiene Heribert Insam. Il microbiologo auspica la creazione di un centro scientifico alpino dedicato ai microrganismi.
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Heribert Insam spiega l’effetto che le alghe del ghiaccio ed i funghi anaerobi hanno sulla vita nelle Alpi. © Carlos Blanchard

Signor Insam, parliamo della vita nelle Alpi. Qual è la prima cosa che le viene in mente?

In quanto microbiologo e scialpinista, la prima cosa che mi viene in mente è la Clamydomonas nivalis. Si tratta di un'alga che in primavera, quando l'irraggiamento solare aumenta, tinge improvvisamente di rosso i ghiacciai e la neve. Molti pensano che si tratti della sabbia del Sahara, ma nella maggior parte dei casi abbiamo effettivamente a che fare con quest'alga. Essa si diffonde rapidamente e ci mostra quanto perfino i campi di neve possono essere ricchi di vita. Si potrebbe pensare che l'acqua gelata è priva di vita, ma questi organismi sono capaci di crescere sulla superficie della neve.

Come riescono tali microrganismi a sopravvivere in questo ambiente?

E' molto importante che superino il congelamento e il disgelo. Il problema maggiore è proprio lo scongelamento. I cristalli di ghiaccio presenti nelle cellule possono danneggiare le cellule stesse o le loro membrane. In tal modo il flusso di protoni non è più controllabile e le cellule muoiono. Gli organismi che sopravvivono al congelamento e al disgelo dispongono di particolari meccanismi di protezione per superare queste fasi, compresi i cosiddetti stadi di quiescenza, quali ad esempio le spore.

Non tutti sanno che cosa sono i microbi. Può spiegarcelo brevemente?

Per noi dell'Istituto, i microrganismi sono essenzialmente batteri e funghi. Ma ne fanno parte anche gli archei, dei microrganismi unicellulari. In passato si chiamavano archeobatteri. Sono simili ai batteri, senza esserlo. Gli archei amano in particolare gli habitat caldi negli abissi marini, dove riescono a sopravvivere a temperature fino a 120 gradi centigradi. Ma ne esistono anche del tipo che ama il freddo, i cosiddetti psicrofili, che si trovano appunto alle altitudini alpine.

Perché ha incominciato a fare ricerca sui microbi?

In realtà ho studiato botanica; avevo incominciato a fare la mia tesi quando, a causa di un'infestazione di parassiti, sono morti tutti e tremila i cloni di abete rosso adatti per altitudini elevate. E non è stato possibile sostituirli in breve tempo. Così ho avuto casualmente l'opportunità di partecipare a un progetto di ricerca di ripiantumazione sulle piste da sci. Abbiamo testato un prodotto di scarto dell'industria farmaceutica: microrganismi, appunto. Si trattava di funghi utilizzati per la produzione di antibiotici. Noi li abbiamo testati e migliorati come fertilizzante in numerose prove di laboratorio e sul campo. Siamo saliti a quasi 3.000 metri di altitudine per rinverdire le piste da sci con questo materiale. Nel giro di pochi giorni il suolo si consolidava, permettendo alle erbe a crescita relativamente lenta di mettere radici, il che rallentava l'erosione.

Una cosa mi affascina da sempre: la varietà di microrganismi che rende possibile la vita di tutti noi. Se non avessimo i microrganismi, non avremmo i cicli vitali e ogni vita prima o poi giungerebbe alla fine. In definitiva tutti gli esseri viventi superiori, e quindi anche noi, discendiamo da loro, in quanto simbiosi evoluta fra microrganismi, i primi colonizzatori del pianeta terra. 

A suo avviso anche i virus, ad esempio il SARS-CoV-2, appartengono ai microbi?

Qui le opinioni scientifiche divergono. Alcuni dicono che è una molecola, altri che è un essere vivente. Studiando batteri e funghi, non si può fare a meno di esaminare anche i virus. Nel caso del Coronavirus, noi dell'Istituto abbiamo colto l'occasione per lanciare un grande progetto. Si tratta di Coronavirus nelle acque reflue. Studiamo la presenza di questo virus all'entrata degli impianti di depurazione e in questo modo ci rendiamo conto molto chiaramente di quando e dove si costituisce un nuovo cluster di infezioni.

Un progetto di ricerca svizzero ha trovato microrganismi finora sconosciuti nel permafrost e nel ghiaccio dei ghiacciai. Che cosa succede se questi microrganismi vengono liberati dallo scioglimento dei ghiacciai?

Io non temerei questi microrganismi sconosciuti, che da sempre vengono liberati con lo scioglimenti dei ghiacciai e probabilmente sono presenti anche in altri habitat. Io non mi preoccuperei affatto. Viviamo in un mondo di microbi e il nostro sistema immunitario è normalmente in grado di gestire queste situazioni. Ma naturalmente i microrganismi improvvisamente liberati da antichi strati dei ghiacciai raccontano una storia. Tramite loro posso risalire a precedenti associazioni fitosociologiche e alla probabile presenza di certi animali in quella zona. In questo campo le scienze non sono che agli inizi.

Lei si occupa anche di gestione delle risorse microbiche e cioè di come usare meglio i microrganismi. A quale scopo?

Per esempio per la produzione di biogas. Posso produrre il biogas da rifiuti di vario genere: rifiuti organici domestici, ifiuti agricoli quali residui di paglia o anche di mais. Batteri e funghi decompongono la lignocellulosa trasformandola in zuccheri e acidi organici; gli archei infine trasformano il tutto in biometano. Il primo passo di riduzione delle molecole di cellulosa è chiamato idrolisi. Sono pochi gli organismi in grado di svolgerla senza ossigeno, come ad esempio i funghi anaerobici. Noi cerchiamo di insediarli negli impianti di biogas. In natura questi funghi anaerobici sono presenti nell'intestino dei ruminanti, anche in quelli che vivono nelle Alpi. Sono in particolare gli animali che vivono in alta montagna come lo stambecco, il camoscio e diversi uccelli a consumare parecchio foraggio secco come paglia o fieno. Nel loro intestino ospitano i funghi anaerobici che noi cerchiamo di coltivare in modo che svolgano il loro lavoro anche negli impianti a biogas.

Con i microrganismi si producono anche alimenti, come il formaggio. Qual è il ruolo dei microbi in questo contesto?

I microbi decompongono lo zucchero in acido lattico, il primo passo importante nella produzione di formaggio. Inoltre portano sostanze aromatiche nel formaggio. A seconda della latteria, c'è un consorzio diverso di microrganismi. Con i suoi grandi buchi, l'Emmental, ad esempio, è un formaggio tipico in cui i propionibatteri contribuiscono alla formazione di gas di fermentazione e aromi. La qualità del formaggio dipende molto anche dall'alimentazione delle vacche o delle pecore, perché in tal modo la microbiota nel latte cambia. E poi si aggiunge un altro elemento: dove viene stagionato il formaggio? L'ambiente ha una notevole influenza.

Con esempi come questi anche i non esperti capiscono bene che cosa fanno i microrganismi. Uno dei suoi progetti ha a che fare con la trasmissione delle conoscenze, una specie di zoo per microbi. Come è nata quest'idea?

Circa quattro anni fa mi sono recato ad Amsterdam e ho visitato l'appena costituito Mikropia, un viaggio nel mondo dei microrganismi aggregato allo zoo di Amsterdam. Mi ha talmente affascinato, anche per il modo in cui questo mondo viene rappresentato, da pensare che sarebbe stato bello fare qualcosa del genere anche ad Innsbruck, ma con una maggiore attinenza alla regione alpina. Le tre discipline principali della biologia sono la botanica, la zoologia e la microbiologia. Pensavo: per i botanici, Innsbruck offre il giardino botanico, per gli zoologi lo zoo alpino; c'è bisogno di qualcosa anche per i microbiologi. Ho poi approfondito questo pensiero tentando di entusiasmare anche le mie colleghe e i miei colleghi. Abbiamo visitato insieme Mikropia ad Amsterdam ed iniziato a fare piani su come realizzare qualcosa. C'è già un cronoprogramma preciso per quello che chiamiamo con il nome provvisorio di «Mikrobalpina» o «MicroMondo». Ora tentiamo di realizzare il progetto insieme alla ditta Hollu a Zirl/A, che offre sistemi d'igiene ed è fortemente orientata ai Sustainable Development Goals, gli obiettivi di sostenibilità delle Nazioni Unite. Le cose si integrano perfettamente e noi speriamo che nel 2022, quando verrà realizzata la nuova sede dell'azienda, avremo a disposizione anche gli spazi per il nostro mondo dei microbi.

A prima vista noi umani abbiamo poco in comune con i microrganismi. Ma che cosa possiamo imparare da questi microbi?

A livello scientifico, il fatto che la diversità fa aumentare la resilienza. In altri termini, la varietà di microrganismi mette le società microbiche in condizioni di reagire meglio alle nuove sfide. Questo è un insegnamento che possiamo forse trarre anche per noi.

Conoscitore dei microbi

Heribert Insam dirige il gruppo di lavoro per la gestione delle risorse microbiche all'Università di Innsbruck in Austria. Le sue ricerche includono l'ecologia microbica, la microbiologia del suolo, le possibilità microbiologiche di depurazione delle acque reflue e biotecnologie ambientali in genere. Uno dei suoi progetti prevede un centro scientifico che renda visibile l’invisibile mondo degli esseri viventi più piccoli e che trasmetta nel modo più semplice possibile il ruolo dei microbi per la vita nelle Alpi e oltre.

www.mikrobalpina.org