Chemiosintesi e simbiosi

Le diverse sorgenti idrotermali ospitano una grande varietà di batteri e archei. Molti sono in grado di produrre cibo grazie ad un processo detto chemiosintesi. Utilizzano, per esempio, l’ossigeno presente nell’acqua marina circostante per ossidare l’idrogeno solforato tossico – il gas dall’odore di uovo marcio – del fluido idrotermale. Contemporaneamente l’ossigeno viene ridotto durante la reazione. Il processo ha un’alta resa energetica. Questa energia viene usata per trasformare il diossido di carbonio inorganico in carbonio organico, cioè il loro cibo. Il principio è analogo alla fotosintesi delle piante, ma i batteri utilizzano l’energia dei composti chimici al posto dell’energia del sole.

Diversi grandi animali come il verme tubo gigante, l’Alvinella pompejana, bivalvi e anche piccoli molluschi simili a vermi vivono in simbiosi con batteri sulfurei. Questi batteri o vivono all’interno degli animali, come nel caso del verme tubo o delle cozze, oppure vivono sulla pelle degli animali, come nel caso dell’Alvinella pompejana e dei molluschi vermiformi. Tutti questi animali sono gli ospiti, mentre i batteri sulfurei sono i simbionti.

I simbionti ricevono dall’ospite tutti i composti chimici necessari per fissare il carbonio inorganico e produrre cibo. Il cibo viene non solo usato dai batteri per crescere, ma è anche condiviso con l’ospite. L’ospite è quindi nutrito dai simbionti. Alcuni ospiti, inoltre, si cibano di batteri a vita libera usando la loro bocca per catturare il cibo e il loro sistema digerente per digerirlo. Questo avviene nel caso delle cozze, dell’Alvinella pompejana e dei molluschi vermiformi. Soltanto i vermi tubo non possiedono più né bocca né sistema digerente, e quindi vivono esclusivamente grazie al cibo ottenuto dai loro simbionti.

Da sinistra a destra (Fotografie di Monika Bright)

Molluschi vermiformi della famiglia dei solenogastri, con il nome scientifico di Helicoradomenia. Questi vermi lunghi circa 3 mm non possiedono una conchiglia, bensì molte setole dello stesso materiale di cui sono fatte anche le conchiglie di bivalvi o chiocciole. I simbionti vivono tra le setole, anche se alcuni sono stati trovati persino sulla loro pelle.

L’Alvinella pompejana è un anellide della famiglia Alvinellidae. Questi vermi vivono sui black smokers, e il loro limite di sopportazione termico è ancora dibattuto. Costruiscono dei tubi in zone in cui sono stati registrati fino a 120° Celsius. Poiché il verme è in grado di muoversi all’interno del tubo, sono in grado di regolare la temperatura fino a circa 50°. Nessun altro animale marino può sopravvivere a tali temperature.

Il cosiddetto verme tubo gigante Riftia pachyptila del phylum Annelida, famiglia Siboglinidae, viene studiato da più di 20 anni. È l’invertebrato con il tasso di crescita più alto da noi conosciuto. Può crescere fino a 80 cm nel suo primo anno di vita, tutto senza avere né una bocca né un sistema digerente. Contiene i batteri nel suo corpo all’interno di un organo, chiamato trofosoma.

La cozza Bathymodiolus thermophilus fa parte del phylum Mollusca, famiglia Bivalvia. I batteri solfurei si trovano nelle branchie dell’animale. Queste cozze possono muoversi, e quindi trovare le condizioni più adatte alla loro crescita. Preferiscono ambienti più freddi, solo di qualche grado al di sopra dell’acqua marina circostante.