Gli scienziati scoprono forme di vita estreme all'interno del ghiaccio artico

Se ritirassimo un nucleo di ghiaccio dai margini esterni della calotta polare artica, potremmo individuare quella che sembra una sottile linea di impurità, come mostra l’immagine sopra. Si tratta di diatomee – alghe unicellulari con pareti esterne fatte di vetro. La loro presenza nel ghiaccio non è una novità, ma poiché apparivano intrappolate e inattive, pochi avevano deciso di studiarle.

Ma una nuova ricerca di Stanford ha rivelato che le diatomee artiche non sono immobili né sepolte. E non si limitano a sopravvivere – stanno anche entrando nel libro dei record.

Questa è la temperatura più bassa mai registrata per il movimento di una cellula eucariotica – il tipo di cellula complessa presente in piante, animali, funghi e altri organismi, caratterizzata da un nucleo racchiuso da una membrana.

“È possibile vedere le diatomee scivolare, come se pattinassero sul ghiaccio”, ha spiegato l’autrice principale e ricercatrice postdoc di Stanford, Qing Zhang, che ha raccolto i campioni durante una spedizione nell’Artico. Lei e i suoi colleghi hanno dimostrato non solo la motilità a temperature così basse, ma anche che lo scivolamento – o pattinaggio – dipende da una combinazione di muco e motori molecolari.

Le diatomee artiche mostrano un’evoluzione maggiore

Le diatomee studiate in questa ricerca provengono da una spedizione di 45 giorni nell’Artico, nel Mare dei Ciukci, a bordo della nave da ricerca Sikuliaq, di proprietà della National Science Foundation e gestita dall’Università dell’Alaska Fairbanks.

I ricercatori del Prakash Lab e del laboratorio di Kevin Arrigo, professore di scienze del sistema terrestre presso la Stanford Doerr School of Sustainability, hanno raccolto carote di ghiaccio da 12 stazioni durante l’estate del 2023. Utilizzando una serie di microscopi sviluppati nel corso degli anni dal laboratorio Prakash, la squadra è riuscita a osservare l’interno del ghiaccio e a documentare la vita nascosta di queste affascinanti diatomee artiche.

Rientrati in laboratorio, gli scienziati hanno estratto le diatomee dalle carote di ghiaccio e ricreato i loro ambienti in una piastra di Petri, contenente uno strato sottile di acqua dolce congelata e uno di acqua salata molto fredda. Quando il ghiaccio si forma nell’Artico, espelle il sale, lasciando ghiaccio d’acqua dolce con piccoli canali microfluidici – per questo i ricercatori hanno riprodotto tali canali nel loro ghiaccio artificiale.

Quando le temperature sono state abbassate sotto lo zero, le diatomee hanno iniziato a scivolare lungo canali sottili quanto un capello. Altri esperimenti, con gel contenenti microsfere fluorescenti, hanno permesso di tracciare i loro movimenti come impronte sulla sabbia.

Ciò che sorprende è che le diatomee si spostano senza muoversi, senza contrarsi né utilizzare appendici. Invece, praticano l’arte tipica di molte diatomee: lo scivolamento.

Il meccanismo del cordone di mucillagine dipende da actina e miosina – lo stesso sistema biologico che consente i movimenti muscolari umani. Come questa macchina continui a funzionare a temperature sottozero è ora una questione chiave che il laboratorio sta approfondendo. Quando il team ha confrontato le diatomee artiche con parenti di regioni temperate che scorrevano su un vetro, le specie polari si muovevano molto più rapidamente, suggerendo un vantaggio evolutivo.

Uno sguardo d’insieme

Il laboratorio Prakash ha sfruttato al massimo il tempo nell’Artico raccogliendo una grande quantità di dati su diversi progetti, oltre allo studio sulle diatomee. Tra questi, immagini di droni sotto il ghiaccio che illustrano in modo vivido il potenziale di questa ricerca.

Sapere che le diatomee sono attive solleva interrogativi più ampi sull’adattamento a un ambiente polare in trasformazione. Potrebbero spostare risorse lungo la rete alimentare artica, nutrendo tutto, dai pesci agli orsi polari? I loro residui mucillaginosi potrebbero persino contribuire alla formazione di nuovo ghiaccio, come accade con le perle che si creano attorno a un granello di sabbia?

Normalmente Prakash non sarebbe incline a questo tipo di ipotesi speculative, ma in questo caso la posta in gioco è diversa, ha dichiarato. “Molti dei miei colleghi mi dicono che nei prossimi 25 o 30 anni l’Artico non esisterà più. Quando gli ecosistemi scompaiono, perdiamo conoscenze su interi rami del nostro albero della vita”, ha spiegato, sottolineando che i tagli al budget della National Science Foundation potrebbero ridurre del 70% i finanziamenti per la ricerca polare.

Riferimento della notizia

Qing Zhang, Hope T. Leng, Hongquan Li, Kevin R. Arrigo e Manu Prakash. Ice gliding diatoms establish record-low temperature limits for motility in a eukaryotic cell. Biophysics and Computational Biology (2025).