Il tesoro evanescente dei ghiacciai svizzeri: batteri mangia-plastica e nuovi medicamenti
Lo scioglimento dei ghiacciai causato dal riscaldamento climatico libera nell’ambiente batteri e virus in gran parte sconosciuti. Questi microrganismi potrebbero aiutarci ad affrontare alcuni grandi problemi globali, dall’inquinamento della plastica alla resistenza agli antibiotici. Un gruppo di ricerca li sta studiando per la prima volta nei ghiacciai svizzeri.
Il cammino che porta al ghiacciaio si fa all’improvviso più impegnativo. Il comodo sentiero pianeggiante che costeggia il lago del ghiacciaio ha lasciato il posto a un pendio di detriti rocciosi e grossi massi.
Avanziamo con cautela sul terreno instabile, reso ancor più sdrucciolevole dai rivoli d’acqua che scendono dalla montagna. Di tanto in tanto, da lontano giunge il rumore di sassi che rotolano pesantemente a valle. “È inquietante”, dice Beat Frey.
Ci troviamo di fronte al ghiacciaio del Rodano, sulle Alpi svizzere, in una zona che fino a una quindicina di anni fa era ancora ricoperta da uno spesso strato di ghiaccioCollegamento esterno.
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Beat Frey, che lavora per l’Istituto federale di ricerca per la foresta, la neve e il paesaggio (WSL), constata che dalla sua ultima visita una decina di mesi fa un nuovo crepaccio trasversale è apparso sul fronte del ghiacciaio. Il gigante bianco perderà presto un altro pezzo.
“A svanire non è solo il ghiacciaio, ma anche gli organismi che contiene”, afferma Frey. La perdita di questo patrimonio biologico, prosegue, ci priva di conoscenze fondamentali per comprendere come la vita si adatta a condizioni estreme come quelle degli ambienti freddi.
I ghiacciai di tutto il mondo si stanno riducendo a un ritmo allarmante a causa del riscaldamento climatico. Lo scioglimento dei ghiacciai aumenta i livelli dei mari e riduce la disponibilità di acqua in alcune regioni.
Secondo un recente studioCollegamento esterno del Politecnico federale di Zurigo e della Vrije Universiteit Brussel, in Belgio, nello scenario più ottimistico a basse emissioni gli oltre 200’000 ghiacciai del pianeta (esclusi quelli in Groenlandia e Antartide) perderanno fino al 29% del loro volume entro il 2100. La quota potrebbe salire al 54% in uno scenario ad alte emissioni.
I ghiacciai delle Alpi sono tra i più vulnerabili e potrebbero scomparire entro la fine di questo secolo. I circa 1’400 ghiacciai in Svizzera hanno perso metà del loro volume tra il 1931 e il 2016 e un ulteriore 12% tra il 2016 e il 2021.
Le Nazioni Unite hanno dichiarato il 2025 Anno internazionale per la conservazione dei ghiacciaiCollegamento esterno. Lo scopo è di sensibilizzare sul ruolo fondamentale dei ghiacciai, della neve e del ghiaccio nel sistema climatico.
Migliaia di microrganismi sconosciuti nel ghiaccio e nel suolo
Frey è uno dei primi ricercatori a cercare forme di vita nei ghiacciai alpini e nel permafrost, lo strato di terreno permanentemente ghiacciato. Alcuni anni fa ha guidato un progetto pionieristicoCollegamento esterno per studiare gli organismi che vivono nel permafrost delle Alpi e dell’Artico.
L’ipotesi iniziale che l’ecosistema glaciale fosse inadatto alla vita, a causa delle basse temperature e dell’assenza di luce e sostanze nutritive, si è rapidamente rivelata sbagliata.
“È stata una sorpresa: non mi sarei mai aspettato una biodiversità così grande. Nel ghiaccio e nel permafrost si trova sempre qualcosa di nuovo”, dice Frey. La ricerca nel permafrost delle Alpi grigionesi ha permesso di identificare dieci nuove specie di batteri e una nuova specie di fungo.
Scoperte interessanti avvengono anche in altre regioni fredde del pianeta. Di recente, ricercatori e ricercatrici cinesi hanno individuato oltre 10’000 specie di virusCollegamento esterno nei ghiacci dell’altopiano del Tibet.
I microrganismi intrappolati per secoli o millenni nel ghiaccio sono ora rilasciati nell’ambiente a causa del riscaldamento climatico. La maggior parte di questi batteri, virus, funghi e alghe microscopiche è ancora sconosciuta alla scienza ed è proprio questo ad affascinare Beat Frey.
“Nel permafrost e nel ghiaccio ci sono migliaia di specie di microrganismi, ma non sappiamo né chi sono né cosa fanno”, afferma.
Il suo obiettivo è documentare la biodiversità microbica delle Alpi svizzere prima che svanisca. Un nuovo progettoCollegamento esterno si focalizza per la prima volta sui ghiacciai e più precisamente su quelli del Morteratsch (Grigioni), del Rodano (Vallese) e del Tsanfleuron (Vallese e Vaud). Questi ghiacciai si situano lungo l’asse est-ovest attraverso il Paese e sono rappresentativi della ricchezza microbiologica dell’ambiente glaciale alpino.
Nuovi farmaci da batteri e virus che vivono nel ghiaccio
I microrganismi sono tra gli esseri viventi più antichi sulla Terra e quelli presenti nei ghiacciai possono fornire indicazioni preziose sull’evoluzione del clima. “Sono una testimonianza unica dei cambiamenti climatici del passato”, sottolinea John PriscuCollegamento esterno dell’Università statale del Montana, negli Stati Uniti, in una e-mail a SWI swissinfo.ch. Priscu è tra i massimi esperti mondiali di biodiversità microbica negli ecosistemi glaciali.
L’analisi delle comunità microbiche nel ghiaccio, ad esempio, può rivelare modificazioni nelle temperature, nell’umidità e nelle correnti atmosferiche. I batteri intrappolati nel ghiaccio possono produrre metano, un potente gas a effetto serra, e influenzare il clima terrestre.
“Nel permafrost e nel ghiaccio ci sono migliaia di specie di microrganismi, ma non sappiamo né chi sono né cosa fanno.”
Beat Frey, microbiologo al WSL
Questi organismi minuscoli, della dimensione di qualche millesimo di millimetro, potrebbero anche essere una fonte promettente per lo sviluppo di nuovi farmaci e di biotecnologie innovative. Alcuni possono rivelarsi utili nella lotta contro i germi resistenti agli antibiotici. La recente scoperta di batteri e funghi in grado di degradare la plasticaCollegamento esterno a basse temperature è particolarmente promettente.
“È la nostra visione a lungo termine: trovare una soluzione ad alcuni problemi globali”, dice Beat Frey, mentre estrae i ramponi da ghiaccio dallo zaino.
Siamo arrivati sul fronte del ghiacciaio. Alcune centinaia di metri più a monte, i ricercatori del WSL hanno predisposto l’attrezzatura per raccogliere i microrganismi del ghiaccio. Stanno testando un nuovo metodo di filtraggio sviluppato in Svizzera che potrebbe essere usato anche in altre regioni del pianeta.
Ci infiliamo i ramponi e ci incamminiamo sulla superficie ghiacciata.
Il Rodano, esempio emblematico dello scioglimento dei ghiacciai alpini
La neve è quasi completamente scomparsa, nota Beat Frey mentre avanziamo sul ghiacciaio. Le temperature elevate dell’estate hanno fatto scogliere la neve caduta in abbondanza lo scorso inverno e a primavera inoltrata. In questa giornata di fine agosto, la temperatura a circa 2’300 metri sul livello del mare è di 14 °C (la mediaCollegamento esterno di agosto nel periodo 1991-2020 è attorno ai 10°C).
Il ghiacciaio del Rodano è lungo circa otto chilometri per una superficie attorno ai 15 km2. È tra i ghiacciai più grandi e più conosciuti delle Alpi svizzere ed è la sorgente del fiume Rodano, uno dei principali corsi d’acqua dell’Europa occidentale.
Il ghiacciaio è però anche tra gli esempi più emblematici degli effetti del riscaldamento climatico. La sua iconica grotta di ghiaccio, un’attrazione turistica della regione, è oramai separata dal resto del ghiacciaio e durante l’estate è ricoperta da teli geotessili bianchi. Questi riflettono i raggi del sole e riducono lo scioglimento del ghiaccio, ma non potranno scongiurare una fine che appare segnata.
>> I teli geotessili sono sempre più utilizzati per proteggere i ghiacciai alpini dallo scioglimento. Ma sono efficaci? Le spiegazioni in questo articolo.
Il Rodano e gli altri ghiacciai svizzeri hanno perso oltre il 60% del loro volume dal 1850. Lo scioglimento del 2,5% registrato tra il 2023 e il 2024 supera la media dell’ultimo decennio. A meno di una drastica riduzione delle emissioni di gas serra nei prossimi anni, la maggior parte dei ghiacciai alpini potrebbe scomparire entro la fine del secolo, secondo numerosi studiCollegamento esterno.
Cento chili di ghiaccio in laboratorio
“Quanti litri abbiamo?”, chiede Frey. Siamo arrivati al sito di raccolta dei microrganismi del ghiaccio. Un uomo con dei guanti in lattice sta sigillando dei sacchi di plastica trasparenti contenenti dell’acqua. Beat Stierli, collaboratore del WSL, ha pompato l’acqua di fusione da una piccola vasca naturale nel ghiacciaio.
“La concentrazione di batteri e virus è molto bassa. Dobbiamo pompare molta acqua per sperare di ottenere qualcosa”, spiega Stierli.
L’acqua è raccolta in contenitori perché deve essere filtrata due volte: il primo filtro estrae i batteri e i funghi, cioè i microrganismi dalle dimensioni maggiori, il secondo, dalle maglie più piccole, è per i virus.
>> Batteri e virus nel ghiaccio: il video seguente mostra come sono raccolti i microrganismi del ghiacciaio e perché è importante preservarli.
Quando gli chiediamo perché non raccoglie direttamente l’acqua di scioglimento che fuoriesce alla base del ghiacciaio, come avviene in altri progettiCollegamento esterno, Frey spiega che questi campioni potrebbero essere “contaminati” da particelle o microrganismi portati dall’acqua piovana o da altri fattori esterni.
Il filtraggio dell’acqua direttamente sul ghiacciaio richiede alcune precauzioni. I ricercatori devono indossare guanti protettivi per evitare contaminazioni e custodire i filtri in contenitori sterili.
Il nuovo metodo ha però un evidente vantaggio rispetto all’approccio tradizionale, che prevede di effettuare dei carotaggi e di portare i blocchi di ghiaccio in laboratorio. “È più facile trasportare dei recipienti di plastica con dei filtri che cento chili di ghiaccio alla volta”, afferma Beat Frey.
Questo metodo innovativo, sostiene, è la soluzione migliore per lo studio dei ghiacciai in zone remote, ad esempio in Groenlandia e in altre regioni dell’Artico.
Rischio ridotto di trovare agenti patogeni nei ghiacciai
Beat Frey spera di trovare dei microrganismi con proprietà utili all’umanità. Tuttavia, nel mondo ancora misterioso del microbioma glaciale, potrebbero vivere anche esseri indesiderati e potenzialmente pericolosi.
Alcuni scienziati e scienziate avvertonoCollegamento esterno che dei virus congelati per millenni nel permafrost artico in Siberia potrebbero “risvegliarsi” e ritornare a circolare a causa del riscaldamento globale. Nel 2020, dei campioni ambientali prelevati nell’arcipelago delle Svalbard, nell’Artico norvegese, hanno rivelato la presenza di batteriCollegamento esterno che potrebbero provocare malattie.
>> Leggi: Una nuova pandemia emergerà dal ghiaccio?
Beat Frey ricorda che quando ha iniziato a fare ricerche sul permafrost, una quindicina di anni fa, agiva con estrema prudenza. Tuttavia, finora non ha mai trovato organismi di cui preoccuparsi. La probabilità che lo scioglimento del ghiaccio o del permafrost alpino rilasci degli agenti patogeni è “estremamente bassa”, sostiene.
“Nei ghiacciai possono trovarsi degli microrganismi utili alla salute umana.”
Arwyn Edwards, biologo all’Università di Aberystwyth
I microrganismi del ghiaccio si sono adattati al freddo e difficilmente potrebbero sopravvivere in condizioni più temperate. Potrebbero infettare altri organismi che vivono nei pressi del ghiacciaio, come le alghe o le amebe, ma l’essere umano e gli animali non sono tra i loro ospiti abituali.
Il rischio, seppur ridotto, non può essere escluso del tutto, trattandosi di microrganismi sconosciuti, puntualizza Arwyn EdwardsCollegamento esterno, direttore del Centro interdisciplinare di ricerca in microbiologia ambientale dell’Università di Aberystwyth, nel Galles, che non è coinvolto nel progetto svizzero. È invece più plausibile il contrario, sottolinea. “Nei ghiacciai possono trovarsi degli microrganismi utili alla salute umana”.
600 litri di acqua di fusione in tre giorni
A metà pomeriggio, le nuvole hanno coperto quasi completamente il cielo e gettato una lunga ombra sul ghiacciaio. Un vento freddo ci ricorda che le condizioni in montagna possono cambiare in modo repentino.
Beat Frey è soddisfatto. Oggi i suoi assistenti hanno pompato circa 200 litri di acqua di fusione. In totale, durante i tre giorni trascorsi sul ghiacciaio del Rodano hanno filtrato quasi 600 litri di acqua. Una parte del tesoro microbiologico in via di estinzione delle Alpi è stata preservata.
È però ancora troppo presto per affermare se i ricercatori hanno raccolto batteri o virus potenzialmente utili. Dovranno prima identificarli e studiarne le proprietà in laboratorio.
Diverse centinaia di virus sui filtri
“Farà un po’ freddo”, avverte Benedikt Gruntz. Sono passate alcune settimane dal lavoro sul campo e malgrado ci troviamo ora all’interno, la temperatura è di soli 4 °C, meno di quella che c’era sul ghiacciaio del Rodano.
Gruntz ha appena aperto la porta di una camera frigorifera. Siamo nella sede del WSL a Birmensdorf, nella periferia di Zurigo, e il giovane ricercatore sta analizzando i campioni raccolti durante l’estate. È interessato ai virus e nella provetta che ha portato nel locale raffreddato ci sono quelli che ha ottenuto filtrando l’acqua di fusione del ghiacciaio.
Gruntz deve estrarre il DNA per determinare di quale virus si tratta. Spedirà poi il materiale genetico a una ditta esterna specializzata nel sequenziamento del DNA. Questa tecnica permette di decifrare il codice genetico e quindi di identificare e classificare i microrganismi. Il gruppo di ricerca del WSL si aspetta di trovare diverse centinaia di virus.
Virus per lottare contro i batteri resistenti agli antibiotici
Gruntz vuole studiare in particolare i batteriofagi (o fagi). Questi virus infettano esclusivamente i batteri e sono quindi dei regolatori delle popolazioni microbiche. I fagi provenienti da ambienti estremi quali i ghiacciai e il permafrost, spiega, potrebbero servire per trattare infezioni batteriche nell’essere umano che non rispondono più agli antibiotici convenzionali.
>> Leggi: Un’arma contro i superbatteri dalle acque del Reno
La resistenza antimicrobica è in crescita ovunque nel mondo e causa oltre 1,2 milioni di decessiCollegamento esterno all’anno, più dell’HIV o della malaria. L’Organizzazione Mondiale della Sanità considera la resistenza agli antibiotici una grave minaccia per la salute mondiale.
L’utilizzo dei fagi in medicina è ancora poco diffuso, ma è molto promettente. Nel 2023, l’Ospedale universitario di Ginevra ne ha impiegati alcuni per la prima volta per curare un pazienteCollegamento esterno affetto da un’infezione batterica cronica ai polmoni.
>> Il video seguente illustra come un batteriofago infetta e distrugge un batterio:
Una biobanca per preservare i batteri del permafrost e dei ghiacciai
I batteri e i funghi raccolti nei ghiacciai e nel permafrost della Svizzera sono riposti in uno speciale congelatore nel seminterrato del WSL. Questa biobancaCollegamento esterno, una sorta di “archivio vivente”, conserva i microrganismi a -80°C.
Al momento contiene circa 1’200 specie di batteri e 300 di funghi. Una parte proviene anche dalla Groenlandia, dalla Russia e dalle isole Svalbard, in Norvegia.
La biobanca del WSL è probabilmente l’unica al mondo con batteri e funghi che vivono in ambienti freddi, secondo la sua responsabile, Anja Werz.
>> Guarda il video seguente per saperne di più sull’importanza di questa biobanca unica nel suo genere:
Potenziali candidati per produrre nuovi medicamenti
L’obiettivo del progetto non è solo di preservare la biodiversità microbica dei ghiacciai e del permafrost, ma anche di studiarne le caratteristiche. I batteri potrebbero produrre nuove molecole con proprietà antitumorali, antibiotiche o antiossidanti, dice Werz.
Scienziati e scienziate del WSL si interessano soprattutto alle proteine e agli enzimi che consentono ai batteri di sopravvivere in ambienti freddi. Alcuni potrebbero essere utili per contrastare la resistenza agli antibiotici, spiega Beat Frey. “Questa sarebbe una scoperta eccezionale”.
Il gruppo di ricerca svizzero ha già individuato possibili candidati tra i microrganismi conservati nella biobanca. I batteri del genere Streptomyce, ad esempio,sono noti per essere un’importante fonte di antibiotici.
Batteri mangia-plastica
Tra le scoperte più recenti e rivoluzionarie vi è quella di alcuni batteri isolati nelle Alpi grigionesi e nell’Artico. Hanno la capacità di degradare due tipi di plastica – il poliuretano e il polibutilene adipato tereftalato – già a partire da 15°C. Queste plastiche si trovano nelle spugne a uso domestico, nelle scarpe da ginnastica e nei sacchetti biodegradabili.
Gli enzimi di questi batteri potrebbero essere utilizzati all’interno di un bioreattore per degradare la plastica. Questo dispositivo simile a un serbatoio usa i microrganismi per rompere i legami chimici della plastica e trasformarla in molecole più piccole e più facilmente riciclabili.
Gli enzimi attivi a basse temperature potrebbero anche aiutarci a ridurre il consumo energetico di determinati processi industriali, secondo Beat Frey. “Sarebbero molto utili in un’epoca in cui abbiamo bisogno di soluzioni che consumano poca energia”.
“Siamo solo dei microbiologi”
I ricercatori e le ricercatrici del WSL intendono ora analizzare e studiare (screening) i campioni riposti nella biobanca. Vogliono capire quali sono in grado di degradare i polimeri che formano la plastica.
Il prossimo passo sarà quello di individuare gli enzimi responsabili. “Questo ci permetterà di sintetizzarli in laboratorio e di produrli su larga scala”, spiega Beat Frey. Un giorno, questi enzimi potrebbero essere integrati direttamente nella plastica durate la fase di fabbricazione, il che faciliterebbe la sua degradazione.
La strada è però ancora lunga. “Noi siamo soltanto dei microbiologi. Possiamo fornire le basi, ma poi devono subentrare altri attori, ad esempio l’industria”, sottolinea.
In futuro, la biobanca con i batteri del ghiaccio e del permafrost sarà trasferita alla Collezione di colture della Svizzera (CCOSCollegamento esterno), l’archivio nazionale dei microrganismi della Confederazione. Lì sarà conservata in un luogo sicuro e per i decenni a venire.
I ghiacciai in Svizzera e in tutto il pianeta continueranno a sciogliersi. Un cambio di rotta nell’uso di combustibili fossili non è all’orizzonte. Ma se queste masse di ghiaccio potranno fornire delle soluzioni per far fronte alle altre grandi crisi del pianeta, il loro scioglimento non sarà stato invano.
A cura di Sabrina Weiss
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