This deep-sea mystery is changing our understanding of life | Karen Lloyd

Traduttore: Beatrice Chiamenti Revisore: Elisabetta Siagri

I'm an ocean microbiologist at the University of Tennessee,

Sono una microbiologa marina alla University of Tennessee

and I want to tell you guys about some microbes

e voglio raccontarvi di alcuni microbi

that are so strange and wonderful

che sono così strani e meravigliosi

that they're challenging our assumptions about what life is like on Earth.

che sfidano le nostre ipotesi di come sia la vita sulla Terra.

So I have a question.

Ho una domanda.

Please raise your hand if you've ever thought it would be cool

Vi prego di alzare la mano se avete mai pensato che sarebbe figo

to go to the bottom of the ocean in a submarine?

andare sul fondo dell'oceano in un sottomarino.

Yes.

Sì.

Most of you, because the oceans are so cool.

La maggior parte di voi, perché gli oceani sono fighi.

Alright, now -- please raise your hand

Ok, ora, alzate la mano

if the reason you raised your hand to go to the bottom of the ocean

se il motivo per cui avete alzato la mano per andare in fondo all'oceano

is because it would get you a little bit closer

è perché sareste un po' più vicini

to that exciting mud that's down there.

a quell'eccitante fango che c'è laggiù.

(Laughter)

(Risate)

Nobody.

Nessuno.

I'm the only one in this room.

Sono l'unica in questa sala.

Well, I think about this all the time.

Beh, io ci penso sempre.

I spend most of my waking hours

Passo la maggior parte delle mie ore di veglia

trying to determine how deep we can go into the Earth

a cercare di capire quanto in profondità si possa andare nella Terra

and still find something, anything, that's alive,

e trovare ancora qualcosa, qualsiasi cosa, che sia viva,

perché non sappiamo ancora rispondere a questa domanda abbastanza basilare

because we still don't know the answer to this very basic question

about life on Earth.

riguardo alla vita sulla Terra.

So in the 1980s, a scientist named John Parkes, in the UK,

Negli anni '80, nel Regno Unito, uno scienziato di nome John Parkes

was similarly obsessed,

aveva la mia stessa ossessione

and he came up with a crazy idea.

e gli è venuta un'idea folle.

He believed that there was a vast, deep, and living microbial biosphere

Credeva che ci fosse una vasta, profonda e viva biosfera microbica

sotto gli oceani di tutto il mondo,

underneath all the world's oceans

that extends hundreds of meters into the seafloor,

che si estendeva per centinaia di metri sul fondo marino.

which is cool,

Che è una bella idea,

but the only problem is that nobody believed him,

ma l'unico problema è che nessuno gli credeva

and the reason that nobody believed him

e questo perché

is that ocean sediments may be the most boring place on Earth.

i sedimenti oceanici potrebbero essere il posto più noioso del mondo.

(Laughter)

(Risate)

There's no sunlight, there's no oxygen,

Non c'è luce, non c'è ossigeno,

and perhaps worst of all,

e forse, la cosa peggiore,

there's no fresh food deliveries for literally millions of years.

non arriva cibo fresco per, letteralmente, milioni di anni.

You don't have to have a PhD in biology

Non serve un dottorato in biologia

to know that that is a bad place to go looking for life.

per sapere che non è un buon posto per cercare la vita.

(Laughter)

(Risate)

But in 2002, [Steven D'Hondt] had convinced enough people

Ma nel 2002 John convinse un numero sufficiente di persone

that he was on to something that he actually got an expedition

che ci fosse qualcosa e partì in spedizione

on this drillship, called the JOIDES Resolution.

su una nave di perforazione chiamata JOIDES Resolution.

And he ran it along with Bo Barker Jørgensen of Denmark.

E ci andò con il danese Bo Barker Jørgensen.

And so they were finally able to get

E così riuscirono finalmente

good pristine deep subsurface samples

a raccogliere campioni di fondale profondo,

some really without contamination from surface microbes.

totalmente privi di contaminazione da parte dei microbi superficiali.

This drill ship is capable of drilling thousands of meters underneath the ocean,

Questa nave è capace di perforare per migliaia di metri sotto l'oceano

and the mud comes up in sequential cores, one after the other --

e il fango risale per nuclei sequenziali, uno dopo l'altro,

long, long cores that look like this.

nuclei lunghissimi che appaiono così.

This is being carried by scientists such as myself who go on these ships,

Questo è trasportato da scienziati come me che vanno su queste navi

and we process the cores on the ships and then we send them home

e analizzano i nuclei sulle navi, che poi vengono spediti a casa

to our home laboratories for further study.

nei nostri laboratori, per ulteriori studi.

So when John and his colleagues

Quando John e i suoi colleghi

got these first precious deep-sea pristine samples,

hanno raccolto questi primi, preziosi campioni incontaminati dei fondali,

they put them under the microscope,

li hanno messi sotto al microscopio

and they saw images that looked pretty much like this,

e hanno visto immagini più o meno come questa,

which is actually taken from a more recent expedition

che in realtà è presa da una spedizione più recente

by my PhD student, Joy Buongiorno.

di un mio studente di dottorato, Joy Buongiorno.

You can see the hazy stuff in the background.

Vedete la cosa nebulosa sullo sfondo.

That's mud. That's deep-sea ocean mud,

È fango. È fango delle profondità dell'oceano

and the bright green dots stained with the green fluorescent dye

e i puntini verdi luminosi tinti di verde fluorescente

are real, living microbes.

sono veri microbi viventi.

Ora devo dirvi qualcosa di molto tragico riguardo ai microbi.

Now I've got to tell you something really tragic about microbes.

They all look the same under a microscope,

Sembrano tutti uguali sotto al microscopio.

I mean, to a first approximation.

A una prima occhiata, intendo.

You can take the most fascinating organisms in the world,

Puoi prendere il più affascinante organismo al mondo,

like a microbe that literally breathes uranium,

come il microbo che, letteralmente, respira uranio,

and another one that makes rocket fuel,

e un altro che produce carburante per i razzi,

mix them up with some ocean mud,

mischiarli con un po' di fango oceanico,

put them underneath a microscope,

metterli sotto a un microscopio

and they're just little dots.

e sono solo puntini.

It's really annoying.

È molto fastidioso.

So we can't use their looks to tell them apart.

Quindi, non possiamo usare il loro aspetto per classificarli.

We have to use DNA, like a fingerprint,

Dobbiamo usare il DNA, come se fosse un'impronta digitale,

to say who is who.

per dire chi è chi.

And I'll teach you guys how to do it right now.

E vi insegnerò a farlo seduta stante.

So I made up some data, and I'm going to show you some data that are not real.

Mi sono inventata un po' di dati, vi mostrerò dati non reali.

This is to illustrate what it would look like

È per illustrarvi cosa si vedrebbe

if a bunch of species were not related to each other at all.

se un gruppo di specie non fossero affatto connesse l'una con l'altra.

So you can see each species

Vedete qui come ogni specie

has a list of combinations of A, G, C and T,

ha una lista di combinazioni di A, G, C e T,

che sono le quattro sub-unità del DNA,

which are the four sub-units of DNA,

sort of randomly jumbled, and nothing looks like anything else,

ammucchiate casualmente, niente sembra niente,

and these species are totally unrelated to each other.

e queste specie non sono affatto collegate tra loro.

But this is what real DNA looks like,

Ma questo è l'aspetto che ha il vero DNA

from a gene that these species happen to share.

da un gene che queste specie hanno in comune.

Everything lines up nearly perfectly.

Tutto si allinea quasi perfettamente.

The chances of getting so many of those vertical columns

Le probabilità di avere così tante colonne verticali

where every species has a C or every species has a T,

dove ogni specie ha la C o ogni specie ha la T,

by random chance, are infinitesimal.

per pura casualità, sono infinitesimali.

So we know that all those species had to have had a common ancestor.

Quindi sappiamo che tutte quelle specie devono aver avuto un antenato in comune.

Sono tutte imparentate l'una con l'altra.

They're all relatives of each other.

So now I'll tell you who they are.

Ora vi dirò chi sono.

The top two are us and chimpanzees,

I due in testa siamo noi e gli scimpanzé che,

which y'all already knew were related, because, I mean, obviously.

come già sapete, siamo imparentati perché, cioè, è ovvio.

(Laughter)

(Risate)

But we're also related to things that we don't look like,

Ma siamo anche imparentati a cose a cui non assomigliamo,

like pine trees and Giardia, which is that gastrointestinal disease

come i pini e la Giardia, che provoca quella malattia gastrointestinale

you can get if you don't filter your water while you're hiking.

che si può prendere se non si filtra l'acqua durante un'escursione.

We're also related to bacteria like E. coli and Clostridium difficile,

Siamo anche parenti di batteri come l'E. coli e il Clostridium difficile,

which is a horrible, opportunistic pathogen that kills lots of people.

che è un patogeno orribile, opportunista, che uccide tantissime persone.

But there's of course good microbes too, like Dehalococcoides ethenogenes,

Ma ci sono anche microbi buoni, come il Dehalococcoides ethenogenes,

which cleans up our industrial waste for us.

che pulisce gli scarti industriali al nostro posto.

So if I take these DNA sequences,

Se prendo queste sequenze di DNA

and then I use them, the similarities and differences between them,

e uso le somiglianze e le differenze tra di loro

to make a family tree for all of us

per fare un albero genealogico di tutti noi,

so you can see who is closely related,

per mostrarvi quanto siamo collegati,

then this is what it looks like.

appare così.

So you can see clearly, at a glance,

Vedete chiaramente, con uno sguardo,

that things like us and Giardia and bunnies and pine trees

che cose come noi, Giardia, i coniglietti e i pini

are all, like, siblings,

siamo come fratelli

and then the bacteria are like our ancient cousins.

e che i batteri sono come i nostri antichi cugini.

But we're kin to every living thing on Earth.

Ma siamo imparentati con ogni essere vivente sulla Terra.

So in my job, on a daily basis,

Nel mio lavoro, ogni giorno,

I get to produce scientific evidence against existential loneliness.

produco evidenze scientifiche contro la solitudine esistenziale.

So when we got these first DNA sequences,

Quando trovammo queste prime sequenze di DNA,

from the first cruise, of pristine samples from the deep subsurface,

dalla prima nave, dai primi campioni di profondo sottosuolo,

we wanted to know where they were.

volevamo sapere dove si collocassero.

So the first thing that we discovered is that they were not aliens,

La prima cosa che scoprimmo fu che non erano alieni

because we could get their DNA to line up with everything else on Earth.

perché riuscimmo ad allineare il loro DNA con quello di qualsiasi altra cosa.

But now check out where they go on our tree of life.

Ma guardate un po' dove finiscono sul nostro albero della vita.

The first thing you'll notice is that there's a lot of them.

La prima cosa che notate è che ce ne sono un sacco.

It wasn't just one little species

Non era una sola piccola specie

that managed to live in this horrible place.

ad essere riuscita a vivere in quel posto orribile.

It's kind of a lot of things.

Ma erano un bel po'.

And the second thing that you'll notice,

La seconda cosa che notate,

hopefully, is that they're not like anything we've ever seen before.

si spera, è che non assomigliano a niente di ciò che conoscevamo.

They are as different from each other

E sono tanto diversi tra di loro

as they are from anything that we've known before

quanto lo sono rispetto a tutto ciò che conoscevamo prima

as we are from pine trees.

così come noi lo siamo rispetto ai pini.

So John Parkes was completely correct.

Quindi John Parkes aveva assolutamente ragione.

He, and we, had discovered a completely new and highly diverse

Lui e noi avevamo scoperto un ecosistema microbico

microbial ecosystem on Earth

completamente nuovo e diverso sulla Terra,

that no one even knew existed before the 1980s.

che nessuno sapeva esistesse prima degli anni '80.

Quindi ora stiamo andando alla grande.

So now we were on a roll.

The next step was to grow these exotic species in a petri dish

Il passo successivo fu far crescere queste specie esotiche su piastre Petri

so that we could do real experiments on them

così che potessimo fare con loro dei veri esperimenti,

like microbiologists are supposed to do.

come si suppone che facciano i microbiologi.

Ma con qualsiasi cosa li nutrissimo,

But no matter what we fed them,

they refused to grow.

loro si rifiutavano di crescere.

Even now, 15 years and many expeditions later,

Anche ora, 15 anni e molte spedizioni dopo,

no human has ever gotten a single one of these exotic deep subsurface microbes

nessun umano è mai riuscito a far crescere questi microbi esotici

del profondo sottosuolo in una piastra Petri.

to grow in a petri dish.

And it's not for lack of trying.

E non è certo stato per mancanza di tentativi.

That may sound disappointing,

Potrebbe sembrare deludente,

but I actually find it exhilarating,

ma io in realtà lo trovo stimolante,

because it means there are so many tantalizing unknowns to work on.

perché significa che ci sono così tante eccitanti vie sconosciute su cui lavorare.

Like, my colleagues and I got what we thought was a really great idea.

A me e ai miei colleghi è venuta quella che ci sembrava una grande idea.

We were going to read their genes like a recipe book,

Avremmo letto i loro geni come se fossero un libro di ricette

find out what it was they wanted to eat and put it in their petri dishes,

trovato cosa volevano mangiare e l'avremmo messo nelle loro piastre Petri,

and then they would grow and be happy.

loro sarebbero cresciuti e sarebbero stati felici.

But when we looked at their genes,

Ma quando abbiamo guardato i loro geni,

it turns out that what they wanted to eat was the food we were already feeding them.

è venuto fuori che ciò che volevano era ciò che gli stavamo già dando.

So that was a total wash.

Quindi fu un disastro totale.

There was something else that they wanted in their petri dishes

Loro volevano qualcos'altro nelle loro piastre Petri

that we were just not giving them.

che noi non gli stavamo dando.

So by combining measurements from many different places

Così, combinando varie misure da svariate parti del mondo,

around the world,

my colleagues at the University of Southern California,

i miei colleghi alla University of Southern California,

Doug LaRowe and Jan Amend,

Doug LaRowe e Jan Amend, riuscirono a calcolare

were able to calculate that each one of these deep-sea microbial cells

che ognuna di queste cellule delle profondità oceaniche

requires only one zeptowatt of power,

necessita di un solo zeptowatt di potenza

and before you get your phones out, a zepto is 10 to the minus 21,

e prima che tiriate fuori i telefoni, un zepto è 10 alla meno 21,

because I know I would want to look that up.

perché so che anch'io vorrei controllare.

Humans, on the other hand,

Gli umani, invece,

require about 100 watts of power.

necessitano di circa 100 watt di potenza.

So 100 watts is basically if you take a pineapple

100 watt in pratica è come se prendeste un ananas

and drop it from about waist height to the ground 881,632 times a day.

e lo lanciaste dall'altezza dei fianchi a terra per 881.632 volte al giorno.

If you did that and then linked it up to a turbine,

Se lo faceste e lo collegaste a una turbina,

that would create enough power to make me happen for a day.

si creerebbe abbastanza potenza per farmi esistere per un giorno.

A zeptowatt, if you put it in similar terms,

Uno zeptowatt, allo stesso modo,

is if you take just one grain of salt

sarebbe come se prendeste un solo granello di sale

and then you imagine a tiny, tiny, little ball

e vi immaginaste una pallina piccola piccola

that is one thousandth of the mass of that one grain of salt

che è un millesimo della massa di quel granello di sale

and then you drop it one nanometer,

e la faceste cadere da un nanometro, che è cento volte più piccolo

which is a hundred times smaller than the wavelength of visible light,

della lunghezza d'onda della luce visibile,

once per day.

una volta al giorno.

That's all it takes to make these microbes live.

Questo è tutto ciò che serve a quei microbi per vivere.

That's less energy than we ever thought would be capable of supporting life,

È meno energia di quanto avremmo mai pensato potesse supportare la vita,

but somehow, amazingly, beautifully,

ma in qualche modo, in un modo stupendo, meraviglioso,

it's enough.

è abbastanza.

Quindi, se questi microbi del profondo sottosuolo

So if these deep-subsurface microbes

hanno una relazione così diversa con l'energia

have a very different relationship with energy than we previously thought,

rispetto a ciò che pensavamo,

then it follows that they'll have to have

di conseguenza devono avere una diversa relazione anche con il tempo,

a different relationship with time as well,

because when you live on such tiny energy gradients,

perché quando vivi sulla base di gradienti di energia così minuscoli,

rapid growth is impossible.

la crescita rapida è impossibile.

If these things wanted to colonize our throats and make us sick,

Se questi cosi volessero colonizzare le nostre gole per farci ammalare

they would get muscled out by fast-growing streptococcus

verrebbero cacciati dallo streptococco che cresce velocissimo

before they could even initiate cell division.

prima ancora di poter iniziare la divisione cellulare.

So that's why we never find them in our throats.

Ecco perché non li troviamo mai nelle nostre gole.

Perhaps the fact that the deep subsurface is so boring

Forse il fatto che il profondo sottosuolo è così noioso

is actually an asset to these microbes.

per questi microbi è in realtà un vantaggio.

They never get washed out by a storm.

Non vengono mai lavati via da una tempesta.

They never get overgrown by weeds.

Non vengono ricoperti di alghe.

All they have to do is exist.

Tutto ciò che devono fare è esistere.

Maybe that thing that we were missing in our petri dishes

Forse ciò che stavamo dimenticando nelle nostre piastre Petri

was not food at all.

non era affatto cibo.

Maybe it wasn't a chemical.

Forse non era una sostanza chimica.

Maybe the thing that they really want,

Forse ciò che volevano davvero,

the nutrient that they want, is time.

il nutriente di cui avevano bisogno, era il tempo.

But time is the one thing that I'll never be able to give them.

Ma il tempo è l'unica cosa che non sarò mai in grado di dargli.

So even if I have a cell culture that I pass to my PhD students,

Anche se avessi una coltura di cellule e la passassi ai miei dottorandi,

who pass it to their PhD students, and so on,

che a loro volta la passerebbero ai loro dottorandi, e così via,

we'd have to do that for thousands of years

dovremmo andare avanti per migliaia di anni

in order to mimic the exact conditions of the deep subsurface,

per imitare le esatte condizioni del profondo sottosuolo

all without growing any contaminants.

e tutto ciò senza crescere alcun agente contaminante.

It's just not possible.

È semplicemente impossibile.

But maybe in a way we already have grown them in our petri dishes.

Ma forse in qualche modo li abbiamo già cresciuti nelle nostre piastre.

Maybe they looked at all that food we offered them and said,

Magari hanno guardato tutto il cibo che gli abbiamo offerto e hanno detto:

"Thanks, I'm going to speed up so much

"Grazie, mi velocizzerò talmente tanto

that I'm going to make a new cell next century.

che farò una nuova cellula il prossimo secolo".

Ugh.

Oh.

(Laughter)

(Risate)

So why is it that the rest of biology moves so fast?

Ma allora perché il resto della biologia si muove così in fretta?

Why does a cell die after a day

Perché una cellula muore dopo un giorno

and a human dies after only a hundred years?

e un uomo muore solo dopo 100 anni?

These seem like really arbitrarily short limits

Ci sembrano davvero dei limiti arbitrariamente brevi,

when you think about the total amount of time in the universe.

se si pensa al totale ammontare del tempo nell'universo.

But these are not arbitrary limits.

Ma questi limiti non sono arbitrari.

They're dictated by one simple thing,

Sono dettati da una sola, semplice cosa,

and that thing is the Sun.

e quella cosa è il Sole.

Once life figured out how to harness the energy of the Sun

Una volta che la vita ha capito come sfruttare l'energia del Sole

through photosynthesis,

attraverso la fotosintesi,

we all had to speed up and get on day and night cycles.

abbiamo dovuto tutti darci una mossa e sviluppare i ritmi circadiani.

In that way, the Sun gave us both a reason to be fast

In questo modo, il Sole ci ha dato sia una ragione per essere veloci,

and the fuel to do it.

sia il carburante per farlo.

You can view most of life on Earth like a circulatory system,

Si può vedere la maggior parte della vita sulla Terra come un sistema circolatorio

and the Sun is our beating heart.

e il Sole come il cuore pulsante.

But the deep subsurface is like a circulatory system

Ma il profondo sottosuolo è come un sistema circolatorio

that's completely disconnected from the Sun.

completamente disconnesso dal Sole.

It's instead being driven by long, slow geological rhythms.

È anzi guidato da lunghi e lenti ritmi geologici.

There's currently no theoretical limit on the lifespan of one single cell.

Non c'è a oggi un limite teorico sulla durata della vita di una cellula.

As long as there is at least a tiny energy gradient to exploit,

Fintanto che c'è almeno un minuscolo gradiente di energia da sfruttare,

theoretically, a single cell could live

teoricamente, una singola cellula potrebbe vivere

for hundreds of thousands of years or more,

per centinaia di migliaia di anni o anche di più,

simply by replacing broken parts over time.

semplicemente sostituendo le parti rotte man mano.

To ask a microbe that lives like that to grow in our petri dishes

Chiedere a un microbo che vive così di crescere in una piastra Petri

is to ask them to adapt to our frenetic, Sun-centric, fast way of living,

è chiedergli di adattarsi al nostro frenetico,

veloce, Sole-centrico modo di vivere

and maybe they've got better things to do than that.

e forse loro hanno qualcosa di meglio da fare.

(Laughter)

(Risate)

Imagine if we could figure out how they managed to do this.

Pensate se riuscissimo a capire come riescono a farlo.

What if it involves some cool, ultra-stable compounds

Pensate se coinvolgesse qualche composto ultrastabile

that we could use to increase the shelf life

che potremmo usare per aumentare la durata di conservazione

in biomedical or industrial applications?

nelle applicazioni biomediche o industriali?

Or maybe if we figure out the mechanism that they use

O magari se capissimo il meccanismo che usano

to grow so extraordinarily slowly,

per crescere con una così straordinaria lentezza,

we could mimic it in cancer cells and slow runaway cell division.

potremmo imitarlo nelle cellule cancerose e rallentarne la divisione cellulare.

I don't know.

Non lo so.

I mean, honestly, that is all speculation,

Cioè, onestamente, queste sono solo speculazioni,

but the only thing I know for certain

ma l'unica cosa che so per certo

is that there are a hundred billion billion billlion

è che ci sono centinaia di miliardi di miliardi di miliardi

living microbial cells

di cellule microbiche viventi

underlying all the world's oceans.

sotto tutti gli oceani del mondo.

That's 200 times more than the total biomass of humans on this planet.

È più di 200 volte il totale della biomassa di umani sul pianeta.

And those microbes have a fundamentally different relationship

E quei microbi hanno una relazione fondamentalmente diversa

with time and energy than we do.

con tempo ed energia rispetto a noi.

What seems like a day to them

Quello che per loro può sembrare un giorno

might be a thousand years to us.

per noi potrebbero essere mille anni.

They don't care about the Sun,

A loro non importa del Sole

and they don't care about growing fast,

e non gli importa di crescere in fretta

and they probably don't give a damn about my petri dishes ...

e, probabilmente, non gliene frega niente delle mie piastre Petri...

(Laughter)

(Risate)

but if we can continue to find creative ways to study them,

Ma se continuiamo a trovare modi creativi per studiarle,

then maybe we'll finally figure out what life, all of life, is like on Earth.

allora forse riusciremo finalmente a capire come è davvero la vita,

tutta la vita, sulla Terra.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)