La vita sconosciuta: la Terra potrebbe ospitare un trilione di specie

Secondo il più grande studio mai effettuato sui microbi, il 99,999% delle specie non sono note

[3 maggio 2016]

Microbi

Secondo lo studio “Scaling laws predict global microbial diversity”, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences – PNAS da Kenneth Locey e Jay Lennon del Dipartimento di biologia dell’Indiana University, «La Terra potrebbe ospitare circa 1 trilione di specie, con un solo lo 0,001% finoora identificato»,

i due scienziati hanno messo insieme i datasets provenienti da fonti scientifiche e governative su microbi, vegetali e animali, realizzando così la più grande raccolta di dati questo tipo e dicono che «Complessivamente, questi dati rappresentano oltre 5,6 milioni di specie microscopiche e non microscopiche provenienti da 35.000 siti in tutti gli oceani e continenti di tutto il mondo, tranne l’Antartide».

Sul sito dell’Indiana University, Lennon spiega che «La stima del numero di specie sulla Terra è tra le grandi sfide della biologia . Il nostro studio combina i più grandi datasets disponibili con i modelli ecologici e nuove regole ecologiche su come la biodiversità è in relazione all’abbondanza. Questo ci ha dato una nuova e rigorosa stima del  numero di specie microbiche sulla Terra. Fino a poco tempo fa, mancavano gli strumenti per stimare veramente il numero di specie microbiche nell’ambiente naturale. L’avvento delle nuove tecnologie di sequenziamento genetico fornisce una grande pool di nuove informazioni senza precedenti»”

Lo studio è stato finanziato in parte dall’U.S. Army Research Office  e soprattutto dalla National Science Foundation  Usa  (NSF) che punta a trasformare, entro il 2020, la comprensione sulla quantità di vita sulla Terra, colmando le principali lacune nelle conoscenze dell’umanità sulla biodiversità del pianeta. Secondo Simon Malcomber, direttore del programma Dimensions of Biodiversity della NSF, «Questa ricerca offre una visuale della vasta diversità dei microbi sulla Terra. Evidenzia anche quanta di questa diversità deve ancora essere scoperta e descritta».

Le specie microbiche sono tutte le forme di vita troppo piccole  per essere viste ad occhio nudo, compresi tutti gli organismi unicellulari, come batteri e archeobatteri, così come alcuni funghi, ma lennon dice che molti tentativi precedenti di stimare il numero di specie di microrganismi sulla Terra sono stati semplicemente ignorati o sono stati inseriti in vecchi datasets più grandi che si basavano su tecniche obsolete o  estrapolazioni discutibili,  «Le stime più vecchie si basavano su lavori che drammaticamente sotto-campionato la diversità dei microrganismi. “Prima dell’high-throughput sequencing, gli scienziati caratterizzavano la diversità sulla base di 100 individui, quando sappiamo che un grammo di suolo contiene fino a un miliardo di organismi e il numero totale sulla Terra è maggiore di più di 20 ordini di grandezza».

Questa consapevolezza che i microrganismi erano significativamente sotto-stimati nei campionati ha portato negli ultimi anni al boom di nuovi lavori sul campionamento microbica, compresa la raccolta di microrganismi nell’uomo che fa parte dell’Human Microbiome Project degli istituti nazionali per il microbioma, dei microrganismi marini da parte della Tara Oceans Expedition e dei microrganismi acquatici e terrestri e correlati ad organismi ospiti  da parte dell’ Earth Microbiome Project. I ricercatori dell’Indiana University hanno messo insieme questi e molti altri dati per creare l’inventario del loro studio che insieme 20.376  lavori di campionamento sui batteri, Archea e funghi microscopici e 14.862 lavori sul campionamento sulle comunità di alberi, uccelli e mammiferi. Tutte queste fonti erano disponibile al pubblico oppure è stato concesso l’accesso all’Indiana University.

Locey, che ha lavorato anche alla programmazione necessaria per compilare l’inventario, evidenzia che «Una quantità enorme di dati sono stati raccolti con queste nuove indagini. Eppure, pochi hanno effettivamente cercato di mettere insieme tutti i dati per testare le grandi domande. Abbiamo il sospetto che questi aspetti della biodiversità, dato il numero di specie sulla Terra, dovrebbero  schizzare verso l’alto per l’abbondanza dei singoli organismi. Dopo aver analizzato una massiccia quantità di dati, abbiamo osservato dei semplici ma potenti trend nel modo in cui la biodiversità cambia percorrendo le  scale dell’ abbondanza. Una di questi trend è tra i modelli più estesi nel campo della biologia, essendo presente in tutte le grandezze di abbondanza in natura».”

Scaling laws come quelle scperte dagli scienziati dell’Indiana, servono proprio a prevedere con precisione il numero di specie per le comunità vegetali e animali. Ad esempio, il numero di specie in relazione con l’area di un territorio. «Fino ad ora, non  sapevamo se gli aspetti della scala della biodiversità avessero a che fare con qualcosa di semplice come l’abbondanza di organismi – spiega ancora Locey – Come si è visto, i rapporti non sono solo semplici, ma potenti, con la conseguente stima verso l’alto di 1 trilione di specie».

Ma in realtà i risultati dello studio fanno capire anche che identificare ogni specie microbica sulla Terra è una sfida incredibilmente enorme: l’Earth Microbiome Project Microbiome – un progetto multidisciplinare globale per identificare gli organismi microscopici – ha finora catalogato meno di 10 milioni di specie. E Lennon conclude: «Di queste specie catalogate, ​​solo circa 10.000 sono state cresciute in un laboratorio e per meno di 100.000 si sono classificate le sequenze. I nostri risultati dimostrano che questo lascia 100.000 volte più microrganismi in attesa di scoperta e 100 milioni in più della di quelli che sono stati del tutto esplorati. La biodiversità microbica, a quanto pare, è più di quel che mai abbiamo immaginato».