Il Prochlorococcus è un cianobatterio unicellulare di dimensioni comprese tra 0,5 e 1 μm. Nonostante la sua microscopica grandezza, è considerato il più abbondante organismo fotosintetico della Terra, capace di abitare fino al 75% delle acque superficiali illuminate dal sole. La sua fotosintesi contribuisce a produrre circa un quinto dell’ossigeno atmosferico e rappresenta quasi la metà della biomassa fitoplanctonica degli oceani. Grazie a queste caratteristiche, il Prochlorococcus è un pilastro degli ecosistemi marini: sostiene le catene trofiche, partecipa al ciclo del carbonio e interagisce con altre comunità microbiche, come i batteri eterotrofi SAR11, con cui forma relazioni simbiotiche.
Lo studio: dieci anni di dati raccolti in mare aperto
Lo studio condotto da François Ribalet (Università di Washington) e colleghi ha analizzato oltre 800 miliardi di cellule fitoplanctoniche, utilizzando strumenti di citometria a flusso installati su 90 navi da ricerca tra il 2010 e il 2023. Questa raccolta senza precedenti ha permesso di stimare i tassi di divisione cellulare del Prochlorococcus in situ, evitando le distorsioni tipiche degli esperimenti in laboratorio. I risultati hanno mostrato che la crescita del cianobatterio aumenta esponenzialmente fino a 28 °C, ma crolla bruscamente oltre questa soglia, con una riduzione di quasi tre volte dei tassi di divisione già a 31 °C.
Le proiezioni al 2100: fino al 51% di riduzione
Integrando i dati empirici in un modello globale di ecosistema oceanico, gli autori hanno simulato gli scenari climatici futuri corrispondenti alle traiettorie di emissioni RCP 4.5 (moderato) e RCP 8.5 (alto).
I risultati sono allarmanti:
- In scenari di riscaldamento moderato: riduzione del 17% della produttività del Prochlorococcus nelle regioni tropicali.
- In scenari di riscaldamento elevato: calo fino al 51% della produttività e della biomassa in vaste aree degli oceani tropicali.
- Le zone più vulnerabili includono il Western Pacific Warm Pool, dove i modelli prevedono un collasso quasi totale delle popolazioni.
Perché il Prochlorococcus è così vulnerabile?
A differenza di altri fitoplancton, come il Synechococcus, che mostrano una maggiore resilienza termica, il Prochlorococcus ha un genoma fortemente semplificato. Questa strategia evolutiva gli ha permesso di adattarsi alle acque povere di nutrienti, ma ha ridotto la sua capacità di affrontare stress ambientali complessi. Le analisi hanno evidenziato che il calo non è legato a carenze di nutrienti, bensì a stress diretto da temperatura, che compromette processi chiave come la fotosintesi e la regolazione circadiana.
Gli studiosi hanno anche valutato la possibilità di una evoluzione adattativa: simulando ceppi “warm-adapted” con una tolleranza termica superiore di 2 °C, si ottiene solo una parziale mitigazione del declino. Anche in questo scenario, però, il Prochlorococcus subirebbe riduzioni significative nelle acque tropicali più calde.
Impatti sugli ecosistemi marini e sul clima
Il declino del Prochlorococcus potrebbe avere effetti a cascata sugli ecosistemi oceanici:
- Alterazione delle catene trofiche: meno disponibilità di biomassa per zooplancton e pesci.
- Compensazione da parte del Synechococcus: previsto un aumento fino al 34% della sua produttività, ma con conseguenze diverse sul ciclo del carbonio.
- Riduzione della pompa biologica del carbonio: un minor afflusso di carbonio verso le profondità oceaniche, con possibile aggravio del cambiamento climatico.
- Rischio per la biodiversità marina: la perdita di un organismo senza reali sostituti ecologici potrebbe destabilizzare le reti microbiche globali.
Un campanello d’allarme per il futuro degli oceani
Il Prochlorococcus, minuscolo ma fondamentale, è oggi sotto minaccia diretta dal riscaldamento globale. La sua sensibilità termica lo rende un indicatore cruciale dei cambiamenti climatici e delle loro conseguenze sugli ecosistemi marini. Lo studio mostra che senza una riduzione drastica delle emissioni di gas serra, la perdita di gran parte delle popolazioni di Prochlorococcus entro la fine del secolo è una possibilità concreta, con implicazioni che vanno ben oltre la microbiologia, toccando la stabilità climatica globale e la sicurezza alimentare legata alle risorse marine.