I microrganismi sembrano avere una cattiva reputazione molto spesso. Molte persone pensano che causino infezioni e malattie, tranne forse per quelle buone che vivono dentro di noi e ci aiutano a digerire il cibo, tra le altre cose.

Ma il mondo dei microrganismi è molto più vasto, vario e vitale per la funzione continua del nostro pianeta di quanto nessuno di noi possa immaginare. I microrganismi sono coinvolti in processi ecologici come l’estrazione di CO₂ dall’atmosfera o il riciclaggio di materiali di scarto e sostanze nutritive. Molte specie microbiche sono ancora sconosciute, ma c’è un gruppo in particolare di cui gli scienziati conoscono relativamente poco: gli archaea.

Archaea: un dominio di esseri viventi

Per capire cosa rende speciale archaea, dobbiamo ricordare che la vita sulla Terra può essere organizzata in tre gruppi principali, o “domini”: eukarya, batteri e archaea. Tutti gli archaea e i batteri sono specie microbiche (esseri viventi troppo piccoli per vedere ad occhio nudo) e rappresentano un vasto numero di differenti lignaggi evolutivi. In eukarya, troverete animali, piante, funghi e alcuni altri organismi chiamati protisti. Alcuni di questi gruppi eucarioti contengono anche specie microbiche.

Batteri e archaea possono sembrare piuttosto simili, ma ci sono alcune grandi differenze tra i due gruppi. La struttura delle loro cellule è diversa: sono fatte di composti e componenti leggermente diversi, contenenti materiale genetico fondamentalmente diverso. Archaea può anche generare energia in modo diverso e avere ruoli ecologici unici da svolgere, come essere responsabile della produzione di metano biologico—qualcosa che nessun eucariota o batterio può fare.

Queste differenze potrebbero non sembrare un grosso problema per la maggior parte delle persone—perché, allora, sono in gruppi diversi? Confrontando i genomi di diversi organismi e studiando la velocità con cui i cambiamenti genetici si verificano nel tempo, gli scienziati possono tracciare le storie evolutive degli esseri viventi e stimare quando ogni gruppo ha formato un nuovo ramo dell’albero della vita. Le differenze molecolari e genetiche tra archaea e altri esseri viventi sono profonde e abbastanza antiche da giustificare un dominio completamente separato.

Gli Archaea sono famosi per il loro amore per vivere in ambienti estremi. Se è super caldo (più di 100° Celsius), gelido, acido, alcalino, salato, profondo nell’oceano, persino bombardato da radiazioni gamma o UV, probabilmente c’è vita lì, e quella vita è probabilmente una specie archaeal.

Naturalmente, vale la pena ricordare che mentre queste condizioni sembrano inospitali per noi, sono perfettamente normali per archaea. Sono anche normali per numerose specie non archaeal, anche, ma archaea ottenere un sacco di fama per esso.

Questo è in parte ciò che rende archaea così difficile da studiare per gli scienziati: quando il loro “normale” è così “estremo” per noi (e viceversa), è piuttosto difficile studiare archaea in un laboratorio o accedervi nei loro ambienti naturali. Tuttavia, gli scienziati stanno lentamente imparando di più, aiutati da nuove tecniche e tecnologie che rendono più facile scoprire queste specie in primo luogo. Metodi come la metagenomica consentono lo studio del materiale genetico senza la necessità di coltivare colture di una particolare specie in un laboratorio, consentendo ai ricercatori di studiare i progetti genetici di più microbi che mai.

Gli Archaea sono generalmente piuttosto amichevoli. Molti archaea vivono in relazioni mutualistiche con altri esseri viventi, il che significa che forniscono un qualche tipo di beneficio a un’altra specie e ottengono qualcosa di buono in cambio. Ad esempio, il gran numero di metanogeni (archaea che producono metano come sottoprodotto) che vivono nel sistema digestivo umano aiuta a sbarazzarsi dell’eccesso di idrogeno utilizzandolo per produrre energia. Questo idrogeno è un prodotto di scarto prodotto dai batteri che aiutano ad abbattere il cibo che mangiamo, quindi liberarsi dell’eccesso significa che i batteri possono fare il loro lavoro in modo più efficace ed efficiente. È un delicato equilibrio, però – la presenza di archaea nel tratto gastro-intestinale umano può anche essere associata a malattie in alcuni casi.

Sono anche molto intraprendenti. Molte forme di archaea possono utilizzare forme totalmente inorganiche di materia-idrogeno, anidride carbonica o ammoniaca per esempio—per generare materia organica. La maggior parte degli altri esseri viventi richiede almeno un qualche tipo di materiale organico per generare energia, quindi archaea occupa un posto unico nella rete alimentare globale in questo senso.

Archaea può anche darci uno sguardo su come cercare la vita oltre la Terra. Ora sappiamo che ci sono così tante condizioni ambientali—indipendentemente da quanto estreme possano sembrare—che sono in grado di sostenere la vita, quindi possiamo allargare i confini della nostra ricerca di vita su altri pianeti (come Marte, forse).

Gli Haloarchaea, ad esempio, sono noti per sopravvivere in condizioni super-salate con pochissima acqua e sono in grado di sopravvivere in uno stato di quasi fame per un tempo molto lungo-come in, potenzialmente milioni di anni alla volta. Anche l’esposizione ad alti livelli di radiazioni UV non li infastidisce. Ciò solleva la possibilità che altri esseri viventi potrebbero essere in grado di esistere in luoghi simili salati, rocciosi, asciutti su altri pianeti, meteoriti o lune.

Quindi, cosa c’è là fuori? Ci sono esseri viventi simili ad archaea su altri pianeti? Abbiamo ancora molto da scoprire sul mondo di archaea qui sulla Terra, ma mentre continuano a sfidare e ampliare le nostre stesse definizioni di dove la vita può prosperare, è un momento emozionante per nuove scoperte biologiche.