Alta radiazione UV, metalli pesanti, forti sbalzi di temperatura, poco ossigeno: alcuni microbi vivono in luoghi dove è quasi impossibile immaginarlo. La geomicrobiologa dott.ssa Judith Klatt, che dal 2022 lavora presso l’Istituto Max Planck di Microbiologia Terrestre a Marburg ed è responsabile del gruppo di ricerca presso il Centro per il Futuro “Mikrokosmos Erde”, ha accompagnato il suo pubblico alla Steinmühle in un viaggio alla scoperta di questi maestri della sopravvivenza microbica.

Lavoro interdisciplinare

La conferenza scientifica “I batteri al limite” è stata anche un viaggio alla scoperta dei primissimi microbi e delle origini della vita: “Si tratta di capire la vita microbica e, allo stesso tempo, i limiti della vita”, ha detto la dott.ssa Judith Klatt. Questa comprensione nasce all’incrocio tra diverse discipline: fisica, biologia e chimica.

Una dimensione temporale di ampio respiro

Uno dei luoghi di ricerca della dott.ssa Klatt è, ad esempio, le Hawaii: «I nostri studi ci aprono una finestra sulla storia della Terra lungo una linea temporale di 4,5 miliardi di anni», ha spiegato la ricercatrice, dando così al pubblico un’idea della dimensione temporale in questione. In questo contesto, anche i temi legati alle scienze ambientali vengono spesso integrati nel soggiorno di ricerca e aiutano a comprendere meglio le variazioni della temperatura massima e del contenuto di ossigeno e CO₂ nell’atmosfera nel corso della storia della Terra. Secondo la dott.ssa Klatt, entrambi questi aspetti sono strettamente legati al «microbioma globale».

Fondamenti di biologia molecolare

Gli habitat estremi aprono sempre nuovi orizzonti alla ricerca e ai team di ricercatori. È proprio da microbi provenienti da habitat estremamente caldi o freddi che sono stati isolati i fondamenti della biologia molecolare: ad esempio gli enzimi per le reazioni a catena della polimerasi (PCR) e quindi la base per i test di paternità e le impronte genetiche nella medicina legale. Inoltre, microrganismi come i cianobatteri, chiamati comunemente alghe blu, hanno garantito e continuano a garantire la produzione di ossigeno e hanno contribuito in modo determinante all’arricchimento di ossigeno nella nostra atmosfera durante il Precambriano. I cianobatteri sono organismi unicellulari, vivono sia in acqua dolce che salata e ricavano la loro energia tramite la fotosintesi, proprio come le nostre piante verdi. In questo processo si forma ossigeno, che fuoriesce dai «tappeti microbici» e può essere misurato dal team del dottor Klatt, ad esempio con l’aiuto di microsensori.

Ricerca nelle condizioni più difficili

“Lavorare sul campo può essere difficile”, ha ricordato la relatrice, citando ad esempio un soggiorno di ricerca nelle Ande ad alta quota, a 3.000 metri di altitudine. Un viaggio di 24 ore per raggiungere il supermercato più vicino ha posto il team di ricerca, oltre a dover rispondere alla domanda di ricerca con metodi complessi, anche di fronte al difficile compito di provvedere al proprio sostentamento. Finora non è stato possibile rilevare la presenza di vita stabile per i microrganismi in quella zona. L’ossigeno da solo, quindi, non è un segnale sicuro di vita.

Foto mozzafiato

All’Istituto Max Planck di Microbiologia Terrestre di Marburg, le condizioni estreme che il team di ricercatori trova sul posto vengono simulate anche in laboratorio. «Ricreare in laboratorio le condizioni riscontrate sul campo non è mai del tutto possibile come in natura, ma ci permette comunque di studiare in modo molto realistico le enormi dinamiche all’interno di un habitat estremo, anche per periodi di tempo più lunghi», spiega la dott.ssa Judith Klatt, che ha illustrato le sue descrizioni con foto impressionanti e con la sua conferenza ha suscitato grande entusiasmo tra gli studenti.

Ricercatrice di spicco

Con il suo lavoro, la dott.ssa Judith Klatt contribuisce a rendere Marburg un centro di eccellenza per la ricerca di alto livello. Nel 2024, ad esempio, ha ricevuto l’ERC Starting Grant dal Consiglio europeo della ricerca.

La presentazione faceva parte della serie di conferenze “Microbes for Future” organizzata dall’Istituto Max Planck di microbiologia terrestre di Marburg in collaborazione con il Centro di ricerca per studenti della Mittelhessen (SFZ).

Le presentazioni scientifiche proseguiranno.

(Angela Heinemann / Dr. Sven-A. Freibert)

Saper spiegare argomenti complessi in modo adatto al pubblico: questa è, nel migliore dei casi, una competenza dei professori universitari, dei docenti in generale e anche degli insegnanti. In questo senso, il preside della Steinmühle, Björn Gemmer, ha elogiato espressamente il biologo e chimico di Marburgo, il Prof. Dr. Tobias Erb dell’Istituto Max Planck di microbiologia terrestre, per la sua conferenza pubblica alla Steinmühle.

Erano presenti circa 100 persone per ascoltare la conferenza sul tema “L’energia microbica: nuove vie per uscire dalla crisi climatica”. Nell’auditorium c’erano gli studenti dei corsi avanzati di biologia delle classi Q2 e Q4, gli studenti del corso base della nostra classe Q4, oltre a persone esterne interessate e tutti i membri del gruppo plus-MINT della Steinmühle.

In che modo la microbiologia può aiutare a ridurre il contenuto di CO₂ nell’atmosfera?

Questo era l’argomento della conferenza specialistica che il prof. Dr. Sven Freibert, insegnante di biologia e matematica e membro del team di tutoraggio Plus-MINT della Steinmühle, riassume così:

Il “microbioma terrestre” svolge un ruolo estremamente importante nel ciclo del carbonio. La fissazione, anche della CO₂ di origine antropica, avviene in gran parte grazie alle piante terrestri e proprio ai microrganismi acquatici. Questi ultimi vivono soprattutto negli oceani di tutto il mondo. Però, l’efficienza con cui i microrganismi fissano la CO₂ non è molto alta. Data la disponibilità relativamente elevata di CO₂ sia nel passato che nel presente della storia della Terra, non c’è mai stata e non c’è tuttora alcuna pressione evolutiva per migliorare significativamente questa efficienza.

La microbiologia, o meglio, in questo caso, la microbiologia sintetica e, in particolare, il team guidato dal Prof. Dr. Tobias Erb, ha ora posto al centro della propria ricerca proprio questo “problema” dell’efficienza. L’obiettivo è quello di identificare e isolare i percorsi metabolici dei microrganismi, con l’aiuto di metodi microbiologici, genetici e biochimici, e di aumentarne l’efficienza, per poter infine utilizzare queste macchine molecolari per la fissazione artificiale della CO₂. Attenzione: l’obiettivo non è certo quello di rilasciare microrganismi creati artificialmente!

Un altro approccio del team del prof. Erb consiste nel modificare geneticamente le colture, che vengono coltivate in grandi quantità, in modo che possano fissare la CO₂ in modo più efficiente. Questo avrebbe, da un lato, il vantaggio di poter sottrarre grandi quantità di CO₂ antropogenica dall’atmosfera e, dall’altro, le piante crescerebbero molto più velocemente, il che a sua volta renderebbe il cibo molto più disponibile e quindi contribuirebbe all’approvvigionamento alimentare globale. «Due piccioni con una fava»!

Massima attenzione da parte del pubblico

Non capita spesso che il pubblico ascolti incantato un relatore dall’inizio alla fine. Tobias Erb è riuscito a catturare la massima attenzione per tutta la durata della sua presentazione, durata poco meno di 45 minuti. Ha trovato il giusto equilibrio tra tecnicismo e chiarezza, e durante la sessione di domande e risposte che è seguita, durata circa 30 minuti, è emerso chiaramente che era riuscito a “coinvolgere” il pubblico dal punto di vista dei contenuti.

Alla fine, Erb ha elogiato espressamente il grande interesse dimostrato dagli studenti della Steinmühle e la qualità delle loro domande.

Il relatore ha suscitato l’interesse per la ricerca

Il professor Erb ha esordito presentando l’Istituto Max Planck di Marburg come uno degli 86 istituti Max Planck esistenti in totale. Ha sottolineato l’alta qualità della ricerca, dimostrata non da ultimo dai numerosi riconoscimenti ottenuti, tra cui diversi premi Nobel. Lo scienziato ha messo in risalto il lavoro dei team di ricerca internazionali e ha suscitato l’interesse per la ricerca scientifica.

Il Centro di ricerca scolastica dell’Assia centrale come organizzatore

Alla fine, il preside della Steinmühle, Björn Gemmer, ha ringraziato non solo il relatore, il Prof. Dr. Tobias Erb, e la Dr. Virginia Geisel in qualità di addetta stampa, ma anche il Centro di ricerca studentesca dell’Assia centrale, che ha ideato e organizzato l’evento. Come parte di questo gruppo, la Steinmühle ospita quattro conferenze della serie «Microbes@School».

(Gem / Dr. S. Freib / Heinm)