Tardigradi, orsi d’acqua, maialini del muschio e, da oggi, esploratori marziani. Questi micro-animali sono fra i più resistenti conosciuti, in grado di sopravvivere all’esposizione a temperature e pressioni estreme (sia alte che basse), alla mancanza di aria, alla radiazione, alla disidratazione e alla fame, e hanno dimostrato di saper resistere anche all’esposizione allo spazio. Sulla Terra, non a caso, vivono in ambienti della biosfera molto diversi, dalle cime montane agli abissi oceanici, dalle foreste pluviali tropicali all’Antartide. In uno studio pubblicato lo scorso dicembre nell’International Journal of Astrobiology, un gruppo di ricercatori ha testato la loro sopravvivenza alla regolite marziana simulata, scoprendo che il loro livello di attività – un indicatore chiave dello stato di salute – si riduce significativamente a contatto con i depositi minerali sciolti che ricoprono la roccia del Pianeta rosso. Tuttavia, il semplice lavaggio della regolite con acqua prima di introdurre i tardigradi sembra rimuovere alcuni composti dannosi e mitigare in gran parte l’impatto sulla loro vitalità.
Le tre immagini in alto mostrano tardigradi attivi in un tipico ambiente terrestre di sabbia da spiaggia. Le quattro immagini in basso mostrano tardigradi attivi dopo un certo periodo di tempo nei terreni marziani simulati, con frecce che indicano alcune interazioni minerali. Crediti: Corien Bakermans/Penn State
«Quando si prende in considerazione l’invio di persone in ambienti non terrestri, dobbiamo capire due cose: come l’ambiente influenzerà le persone e come le persone influenzeranno l’ambiente», spiega Corien Bakermans, professoressa di microbiologia presso la Penn State Altoona, in Pennsylvania, e prima autrice dello studio. «Con questa ricerca stiamo esaminando una possibile risorsa per coltivare piante come parte della creazione di una comunità sana – ma stiamo anche valutando se nella regolite esistano condizioni intrinsecamente dannose che possano aiutare a proteggere dalla contaminazione proveniente dalla Terra, che è uno degli obiettivi della protezione planetaria».
Con protezione planetaria si intende la salvaguardia dei corpi extraterrestri dalla contaminazione terrestre e viceversa. Lo scopo è anche quello di mantenere la ricerca scientifica dei programmi di esplorazione spaziale il più possibile libera da contaminanti. In altre parole, spiega la ricercatrice, se un pianeta possiede, nella regolite che ricopre la sua superficie, un proprio meccanismo di difesa contro invasori extraterrestri, allora ciò potrebbe rappresentare una preoccupazione in meno per chi pianifica missioni spaziali. Tuttavia, un tale meccanismo probabilmente significherebbe anche che gli esseri umani che sperano di stabilire una base non sarebbero in grado di usare la regolite per soddisfare le proprie esigenze, come la coltivazione di cibo. Anzi, questo meccanismo di difesa potrebbe persino risultare dannoso e minacciare la sopravvivenza degli esseri umani stessi. Per studiare l’impatto specifico della regolite sugli animali, i ricercatori hanno scelto i tardigradi, e li hanno messi a contatto con due simulanti di regolite marziana, entrambi progettati per imitare la regolite campionata dal rover Curiosity della Nasa nel deposito di Rocknest, nel cratere Gale, a sud dell’equatore del pianeta. Un primo simulante, Mgs-1, è stato sviluppato per rappresentare una regolite “globale” che, in generale, rispecchiasse la superficie del pianeta. L’altro, Oucm-1, è stato sviluppato successivamente per imitare più da vicino l’area specifica di campionamento, con particolare attenzione alla composizione chimica oltre che alla struttura minerale.
Matteo Vecchi, ricercatore al Dipartimento di scienze chimiche, della vita e della sostenibilità ambientale dell’Università di Parma e coautore dello studio. Vecchi si è occupato di reperire i tardigradi vivi e di pianificare l’esperimento
«Per quanto riguarda la scelta della specie di tardigrado, abbiamo optato su Ramazzottius varieornatus, perché è una specie molto resistente a cicli rapidi di essiccamento e altri stress e perché ero a conoscenza di siti in cui poterne raccogliere», spiega a Media Inaf Matteo Vecchi, ricercatore al Dipartimento di scienze chimiche, della vita e della sostenibilità ambientale dell’Università di Parma, che si è occupato di reperire i tardigradi vivi e di pianificare l’esperimento. «È una specie che in natura è stata ritrovata nei litotelmi, pozzette scavate nella roccia che accumulano sedimento generalmente sabbioso. La specie, però, è stata trovata anche in habitat creati dall’uomo, come nei sedimenti accumulati nelle grondaie e nelle depressioni del cemento, in popolazioni molto numerose. È una specie abbastanza difficile e laboriosa da allevare in grandi numeri, per cui ci siamo orientati verso la raccolta di popolazioni selvatiche. Aggiungo che la specie non è né protetta né in pericolo di estinzione, per cui la raccolta non richiede speciali permessi e non danneggia la popolazione».
A questa prima specie di tardigradi, i ricercatori ne hanno poi aggiunta una seconda “di allevamento”, chiamata Hypsibius exemplaris, che in natura si trova in ambienti acquatici, come ad esempio gli stagni.
«Si tratta di una specie molto facile da allevare, ma che sopravvive molto meno all’essiccamento», continua Vecchi. «Abbiamo incluso anche questa specie nell’esperimento perché è utilizzata come specie modello tra i tardigradi, vista la sua facilità di allevamento. Può essere acquistata tramite canali specifici, come Carolina Biologica Supplies. Per pianificare l’esperimento abbiamo dovuto, prima di tutto, verificare quanto simulante marziano e quanti tardigradi avevamo a disposizione: abbiamo cercato di ottenere repliche sperimentali da 50-100 animali ciascuna. Non ho mai calcolato il numero totale di animali usati, ma direi qualche migliaio. Comunque, le due specie impiegate sono partenogenetiche e quindi composte esclusivamente da femmine, il che è un vantaggio perché, solitamente, le popolazioni sono meno eterogenee geneticamente, per cui si rimuove dagli esperimenti un fattore di disturbo: la variabilità genetica».
I ricercatori hanno quindi mescolato tardigradi attivi con campioni di ciascun simulante di regolite e hanno utilizzato un microscopio per monitorarne il livello di attività nel corso dei giorni. I tardigradi possiedono due stati: attivo e dormiente. Nel loro stato dormiente, che viene generalmente raggiunto attraverso una grave disidratazione, possono sopravvivere al vuoto dello spazio, alle profondità oceaniche e a quasi ogni condizione intermedia. Quando vengono riattivati tramite reidratazione, i tardigradi risultano leggermente più delicati ma sono comunque in grado di rimanere attivi a temperature di congelamento, con disponibilità di cibo variabile e in altre condizioni difficili.
Nell’esperimento, i ricercatori hanno osservato che i tardigradi esposti a Mgs-1 hanno registrato una riduzione significativa dell’attività entro due giorni. Anche il simulante Oucm-1 è risultato inibitorio, ma in misura molto inferiore.
«Siamo rimasti un po’ sorpresi da quanto fosse dannoso Mgs-1», dice Bakermans. «Abbiamo ipotizzato che nel simulante potesse esserci qualcosa di specifico che poteva essere eliminato con il lavaggio».
I ricercatori hanno quindi risciacquato Mgs-1 con acqua e lo hanno mescolato con nuovi tardigradi. Questa volta gli animali non hanno mostrato quasi alcuna riduzione dell’attività. Qualunque cosa abbia inibito l’attività dei tardigradi, quindi, può dissolversi in acqua.
«È stato inaspettato, ma in un certo senso è positivo, perché significa che il meccanismo di difesa della regolite potrebbe fermare i contaminanti. Allo stesso tempo, può essere lavato per favorire la crescita delle piante o prevenire danni agli esseri umani che vi entrano in contatto».
I ricercatori stanno ancora indagando sull’origine di questo composto, anche perché il fatto che l’acqua sia in grado di discioglierlo non rappresenta una soluzione praticabile, poiché l’acqua è scarsa nello spazio. Oltretutto, l’attività dei tardigradi potrebbe essere influenzata anche da altri fattori, come la pressione atmosferica e le differenze di temperatura. Condizioni che i ricercatori stanno ancora verificando.
Per saperne di più:
- Leggi nell’International Journal of Astrobiology l’articolo “Short-term survival of tardigrades (Ramazzottius cf. varieornatus and Hypsibius exemplaris) in martian regolith simulants (MGS-1 and OUCM-1)“, di Corien Bakermans, Matteo Vecchi e Gillian Pearce
Guarda sul canale YouTube della Penn State University il video sull’esperimento:
Il primo filmato mostra un tardigrado nel suo primo giorno nell’Oucm-1, che si muove normalmente. Due giorni dopo, tuttavia, il simulante ha iniziato a influire sulla capacità del tardigrado di muoversi normalmente, come si vede nel secondo filmato. L’altro simulante, l’Mgs-1, ha inibito l’attività molto prima, fino a quando non è stato lavato con acqua. Poi, come si vede nel terzo filmato, non ha quasi influito sull’attività del tardigrado. Le macchie (che non sono tardigradi) visibili nel secondo e terzo filmato sono particelle del simulante. Crediti: Corien Bakermans/Penn State