Luce sulla vita dei microbi
Un progetto di ricerca dell'ETH di Zurigo, del MIT e di altre scuole universitarie statunitensi riceverà 15 milioni di dollari dalla New York Simons Foundation per studiare gli ecosistemi dei microrganismi marini nei prossimi cinque anni.
Senza di loro non ci sarebbe ossigeno, l'uomo e gli animali non potrebbero digerire e i cicli della materia sulla Terra si fermerebbero: I microrganismi. Un team interdisciplinare di scienziati vuole ora far luce sulle comunità microbiche. Sotto la guida dell'ETH di Zurigo e del Massachusetts Institute of Technology (MIT), tre gruppi di ricerca dell'ETH di Zurigo e di varie Università di Zurigo stanno studiando gli ecosistemi microbici con particolare attenzione agli oceani. Il progetto di ricerca, chiamato Theory of Microbial Ecosystems (THE-ME), è finanziato dalla Fondazione Simons con 15 milioni di dollari americani per un periodo di almeno cinque anni. James Simons e sua moglie Marilyn sono i promotori della fondazione. Simons, matematico molto stimato e pioniere del trading quantitativo split-second, sostiene la ricerca fondamentale e la matematica con la fondazione dal 1994.
Come interagiscono i microrganismi?
? noto che i microbi costituiscono la maggioranza invisibile di tutti gli organismi e caratterizzano tutti gli habitat del nostro pianeta. Questi microrganismi generano biomassa, producono e consumano gas serra, riciclano gli elementi della vita e costituiscono la base della catena alimentare marina. "Negli ultimi 20 anni, le analisi genetiche hanno prodotto un'enorme quantità di dati sulle singole specie e sui loro geni", spiega Roman Stocker, professore presso il Dipartimento di ingegneria civile, ambientale e geomatica dell'ETH di Zurigo. "Ma nonostante la loro importanza fondamentale per l'uomo e l'ambiente, sappiamo sorprendentemente poco sul funzionamento delle comunità microbiche", spiega Stocker, che ha avviato il progetto insieme al professore Otto Cordero del MIT.
Modello per le comunità microbiche
Gli scienziati vogliono indagare questi principi funzionali delle comunità microbiche. Per esempio, per valutare meglio le conseguenze dei cambiamenti climatici su vari processi ambientali, è fondamentale capire come le numerose specie delle comunità microbiche lavorino insieme - e talvolta l'una contro l'altra. Per Stocker, questa comprensione globale manca. Di conseguenza, gli scienziati non sono ancora riusciti a spiegare come si formano le complesse strutture delle comunità microbiche e come si comportano. Prevedere come i microbi reagiscono ai cambiamenti del loro ambiente è quindi particolarmente difficile. "Vogliamo sviluppare un modello di ecosistemi microbici che getti un ponte dalla fisiologia e dal comportamento delle singole cellule ai processi ecologici su larga scala, ad esempio negli oceani del mondo", spiega l'esperto.
Coinvolti tre gruppi di ricerca dell'ETH di Zurigo
Sviluppare una teoria completa delle comunità microbiche non è un'impresa facile. I promotori stanno deliberatamente perseguendo un approccio di ricerca interdisciplinare che intende unire le mentalità di fisici, biologi e matematici. Al progetto partecipano infatti dieci gruppi di ricerca, tre dei quali dell'ETH di Zurigo. Il primo è il Laboratorio Stocker, che studia le interazioni dei microrganismi acquatici con l'ambiente circostante utilizzando la microscopia video e la modellazione matematica. Oltre al team di Stocker, sono coinvolti anche i gruppi guidati da Sebastian Bonhoeffer e Martin Ackermann. Bonhoeffer è professore di biologia teorica e specialista nella modellazione delle dinamiche di popolazione complesse e dell'evoluzione microbica. Infine, Ackermann è un rinomato ricercatore nel campo dell'ecologia microbica, affiliato sia all'Eawag che all'ETH.
I tre ricercatori si aspettano molto dal progetto comune. "Negli ultimi decenni, la biologia molecolare e la biologia dei sistemi hanno contribuito molto alla comprensione dei singoli organismi", afferma Martin Ackermann. "I ricercatori si aspettano che alcune delle loro scoperte possano essere trasferite ad altre comunità microbiche. Questo potrebbe anche aiutare a comprendere meglio i microrganismi umani in futuro.
I primi studi sono iniziati a maggio 2017. Il progetto di ricerca coinvolge il California Institute of Technology (Caltech), l'Università della Georgia, l'Università della California di San Diego e la University of Southern California.