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Fitta aggregazione di crostacei bianchi Kiwa tyleri su un camino idrotermale antartico

Negli abissi dell'Oceano Meridionale, il Kiwa tyleri, soprannominato Hoff Crab per la sua caratteristica peluria, sopravvive in colonie straordinariamente dense attorno ai camini idrotermali, coltivando batteri chemiosintetici sul proprio corpo come fonte di nutrimento in un ambiente totalmente privo di luce solare. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO.


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La scoperta negli abissi antartici e la classificazione tassonomica
Quando la spedizione oceanografica che operava a bordo del vascello di ricerca James Cook raggiunse nel 2010 i fondali della Dorsale Scotia, nel settore meridionale dell'Oceano Atlantico subantartico, le telecamere del robot sottomarino ripresero qualcosa che nessun biologo marino aveva mai documentato a quelle latitudini: colonie fittissime di crostacei bianchi che ricoprivano come una coltre vivente le pareti e i bordi di sorgenti idrotermali profonde. La temperatura dei fondali circostanti era di appena un grado Celsius, ma nell'immediata prossimità dei camini, dove i fluidi surriscaldati emergono dalle fessure della crosta oceanica, l'acqua poteva superare i trecento gradi centigradi pur rimanendo liquida grazie alla pressione immensa. In quella striscia di transizione termica, larga appena qualche metro, il crostaceo aveva trovato la propria nicchia ecologica ottimale. La specie fu formalmente descritta e classificata nel 2012 dai zoologi Sally Hall e Andrew Thurber, che le assegnarono il nome binomiale Kiwa tyleri in onore del biologo marino Paul Tyler, esperto di ecologia degli abissi oceanici. Appartiene al genere Kiwa, istituito nel 2005 per accogliere una prima specie di granchio irsuto scoperta nel Pacifico meridionale, il Kiwa hirsuta, che aveva già stupito gli scienziati per la sua apparenza insolita e per le sue caratteristiche biologiche uniche. Il genere Kiwa prende il nome dalla dea polinesiana del crostaceo nella mitologia Maori, un tributo simbolico alla vastità degli oceani da cui questi animali provengono. La famiglia a cui appartiene, Kiwaidae, è composta da pochi membri ma tutti dotati di strategie di sopravvivenza straordinariamente adattate agli ambienti estremi. La caratteristica morfologica più evidente del Kiwa tyleri è il denso manto di setole filiformi, chiamate tecnicamente sete, che ricopre le chele e gran parte della superficie ventrale del torace. Queste sete non sono semplici strutture difensive o sensitive: sono il supporto fisico su cui il crostaceo coltiva le proprie colture batteriche. Al microscopio elettronico, ogni singola setola appare ricoperta da strati di batteri filamentosi che appartengono principalmente ai gruppi dei proteobatteri epsilonbatterici, organismi specializzati nell'ossidazione dello zolfo, e dei gammaproteobatteri, capaci di sfruttare tanto lo zolfo quanto il metano come fonti energetiche. La chemiosintesi come strategia di sopravvivenza nel buio assoluto
Comprendere la biologia del Kiwa tyleri significa prima di tutto comprendere il contesto fisico-chimico in cui vive, e in particolare il fenomeno della chemiosintesi, che rappresenta la base energetica dell'intero ecosistema delle sorgenti idrotermali profonde. Nei fondali oceanici abissali, la luce solare non penetra. A profondità superiori ai duecento metri la fotosintesi diventa impossibile, e tradizionalmente si riteneva che la vita nei grandi abissi fosse interamente dipendente dalla pioggia di materia organica che affonda dagli strati superficiali illuminati. Le sorgenti idrotermali hanno rovesciato questa visione, dimostrando che ecosistemi complessi e produttivi possono esistere in completa indipendenza dalla luce solare, grazie alla chemiosintesi. I batteri chemiosintetici utilizzano l'energia liberata dall'ossidazione di composti chimici inorganici, principalmente idrogeno solforato, metano, idrogeno molecolare e ioni ferrosi, per fissare l'anidride carbonica in materia organica. È una reazione metabolica analoga nella struttura alla fotosintesi clorofilliana, ma che sostituisce l'energia luminosa con quella chimica. I fluidi che fuoriescono dai camini idrotermali sono ricchi di questi composti ridotti, e costituiscono quindi una fonte energetica praticamente inesauribile finché l'attività vulcanica sottomarina si mantiene attiva. Intorno a questi sbocchi si sono evoluti nel corso di milioni di anni ecosistemi peculiari dominati da vermi tubicoli, bivalvi, gamberetti, granchi e altri invertebrati, ciascuno con la propria strategia di sfruttamento della fonte batterica primaria. Il Kiwa tyleri ha adottato la soluzione più diretta: invece di predare i batteri nell'ambiente circostante o di ospitarli in organi interni specializzati come fanno i bivalvi, li coltiva attivamente sulla superficie esterna del corpo. Questo comportamento, chiamato ectosimbiosi batterica, è stato documentato anche in altri membri del genere Kiwa, ma nel Kiwa tyleri raggiunge una specializzazione particolarmente marcata. L'animale compie movimenti ritmici e oscillatori con le chele, una sorta di danza lenta e continua che serve a fare circolare l'acqua ricca di composti chimici sui tappeti batterici, massimizzando l'efficienza metabolica dei simbionti. Si nutre poi raschiando i batteri dalle proprie setole con le appendici boccali specializzate, in un ciclo continuo di coltivazione e raccolta. Densità di popolazione e termoregolazione attorno ai camini
Uno degli aspetti più sorprendenti della biologia del Kiwa tyleri è la densità straordinaria con cui gli individui si aggregano attorno alle sorgenti idrotermali. Le osservazioni condotte con i robot sottomarini hanno documentato concentrazioni che raggiungono e superano i settecentosessanta esemplari per metro quadrato, una cifra che colloca questa specie tra i macroinvertebrati marini con la più alta densità di popolazione mai registrata. Per ottenere un'immagine dell'intensità di questa aggregazione è sufficiente considerare che il peso vivo di questi crostacei in un metro quadrato di fondale può superare quello di molti ecosistemi terrestri considerati produttivi. La ragione di questa concentrazione estrema è strettamente legata alla chimica e alla termica del campo idrotermale. I batteri che i Kiwa tyleri coltivano sulle setole hanno bisogno di condizioni chimiche precise per prosperare: devono essere esposti ai fluidi ricchi di solfuri e metano che fuoriescono dai camini, ma non devono essere denaturati dal calore estremo delle uscite più calde né dal freddo dei fondali lontani dalla sorgente. Esiste quindi una zona ottimale, una fascia termica stretta che si colloca nell'intervallo tra i ventotto e i trenta gradi centigradi, in cui la produttività batterica è massima e i crostacei si concentrano in numero massimo. Al di là di questa fascia, verso il caldo o verso il freddo, la densità cala precipitosamente. Questa dipendenza dalla zona termica ottimale ha conseguenze interessanti per la dinamica di popolazione della specie. Gli individui devono regolare continuamente la propria posizione relativa rispetto al camino per mantenere le setole nella fascia di temperatura favorevole ai batteri, un comportamento che si traduce in movimenti lenti ma costanti di avvicinamento e allontanamento dalla fonte di calore. La competizione per lo spazio nella zona ottimale è intensa, e le interazioni tra individui includono forme di spostamento competitivo che ricordano, per analogia funzionale, il comportamento territoriale osservato in molti vertebrati. Il Kiwa tyleri è uno dei testimoni viventi più eloquenti della straordinaria capacità della vita di colonizzare ambienti che un tempo sembravano incompatibili con qualunque forma di biologia conosciuta. La sua esistenza negli abissi antartici, costruita su una sinergia tra animale e batterio che sfida ogni intuizione, continua a riscrivere i confini di ciò che intendiamo per ecosistema.

 

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