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I microrganismi delle grotte partecipano ai cicli di metano, anidride carbonica e protossido di azoto. Una revisione scientifica del 2026 collega microbiologia ipogea, biomineralizzazione e modelli climatici, aprendo nuove prospettive per lo studio della speleogenesi e delle concrezioni.
Microrganismi delle grotte: una revisione collega microbiologia e clima
Le grotte sono ecosistemi biologicamente attivi che partecipano alla trasformazione dei gas serra. Batteri e altri organismi microscopici consumano metano, utilizzano anidride carbonica e intervengono nel ciclo dell’azoto. Alcune comunità favoriscono anche la formazione di carbonato di calcio. Questi processi collegano il sottosuolo al funzionamento del sistema climatico terrestre. [web:4]
A ricostruire questo quadro è la revisione Cave microorganisms: hidden players in global greenhouse gas cycling and climate regulation. Il lavoro è stato pubblicato online il 27 gennaio 2026 su Current Opinion in Microbiology, volume 90, articolo 102707. Gli autori sono Tamara Martin-Pozas, Soledad Cuezva, Angel Fernandez-Cortes, Janez Mulec e Marcela Hernández. [web:4]
Il gruppo riunisce competenze di istituti spagnoli, sloveni e britannici. La proposta centrale riguarda l’integrazione degli ecosistemi sotterranei nei modelli climatici globali. Le cavità vengono considerate ambienti nei quali circolano materia ed energia, non semplici vuoti nella roccia. [web:4]
Microrganismi delle grotte e metano: il ruolo dei sedimenti
Uno dei collegamenti più documentati riguarda il consumo di metano. I microrganismi metanotrofi utilizzano questo gas attraverso reazioni metaboliche. La loro attività può ridurne la concentrazione nell’aria delle cavità. Pareti alterate, sedimenti e superfici umide offrono habitat per queste comunità. [web:42]
Uno studio del 2022, firmato da Martin-Pozas e collaboratori, ha associato misure dei flussi gassosi, analisi isotopiche e caratterizzazione del microbioma. Nei sedimenti esaminati, i ricercatori hanno registrato un consumo continuo di metano, con una rimozione compresa tra il 65% e il 90%. Il dato descrive le condizioni studiate e non una percentuale applicabile a tutte le grotte. [web:5]
La ventilazione mantiene il collegamento con l’atmosfera esterna. L’aria introduce nuovo metano, mentre i microrganismi delle grotte possono consumarlo sulle superfici colonizzate. Il risultato dipende dall’incontro tra circolazione dell’aria, disponibilità d’acqua e attività biologica. [web:42][web:12]
Biomineralizzazione e moonmilk: quando i batteri formano concrezioni
La revisione del 2026 collega il ciclo dei gas anche alla biomineralizzazione. Alcuni microrganismi modificano le condizioni chimiche dell’acqua e favoriscono la precipitazione di carbonato di calcio. Le loro cellule e i biofilm possono fornire superfici sulle quali iniziano a crescere i cristalli. [web:4][web:42]
Il moonmilk, conosciuto come latte di monte, rappresenta uno degli esempi più studiati. È un deposito generalmente bianco, composto spesso da aggregati finissimi di calcite. La consistenza varia con il contenuto d’acqua. Batteri filamentosi, altri gruppi batterici e funghi possono partecipare ai processi che ne determinano lo sviluppo. [web:60][web:42]
In Italia, la Grotta Nera della Majella offre un caso significativo. Uno studio pubblicato nel 2024 su Environmental Microbiome, ripreso da Scintilena, ha analizzato strutture di moonmilk lunghe oltre due metri. Le diverse parti delle concrezioni ospitano comunità microbiche e frazioni organiche differenti. Il deposito costituisce quindi un insieme di microambienti, collegati alla roccia e alla vegetazione soprastante. [web:60][web:57]
Microrganismi delle grotte, azoto e nuove analisi multi-omiche
Il quadro comprende anche il protossido di azoto, indicato dalla formula N?O. Il suo destino dipende da trasformazioni microbiche dell’azoto, capaci di produrlo oppure consumarlo. La revisione include questi processi nella valutazione delle funzioni biogeochimiche sotterranee. [web:4]
Gli strumenti multi-omici permettono di collegare la composizione delle comunità alle loro funzioni. Le analisi del DNA ricostruiscono il patrimonio genetico. Quelle dell’RNA e delle proteine aiutano a individuare le attività effettivamente espresse. Il confronto con misure geochimiche rende più precisa la lettura dei processi osservati in grotta. [web:12]
Speleologia e clima: dalle comunità microbiche ai modelli globali
Per la ricerca speleologica, queste conoscenze uniscono formazione delle cavità, sviluppo delle concrezioni e scambio di gas. I microrganismi delle grotte possono contribuire sia alla dissoluzione della roccia sia alla deposizione di nuovi minerali. Il loro ruolo cambia secondo la geologia, l’idrologia e le risorse disponibili. [web:12][web:42]
Il lavoro del 2026 propone di includere queste funzioni nella rappresentazione del sistema climatico. Indica inoltre la biomineralizzazione come un processo da studiare per il sequestro del carbonio e per nuove applicazioni biotecnologiche. La direzione di ricerca consiste nel collegare osservazioni locali e bilanci ambientali, mantenendo al centro gli ecosistemi ipogei e la loro conservazione. [web:4]
Relazione di approfondimento: microrganismi delle grotte, speleogenesi e formazione delle concrezioni
La componente microbica e batterica nella speleogenesi: comunità, reazioni chimiche, biomineralizzazione, moonmilk e cicli dei gas serra.
1. Geomicrobiologia ipogea: il rapporto tra microrganismi e rocce
La geomicrobiologia studia le relazioni tra organismi microscopici e materiali geologici. Negli ambienti ipogei descrive come la vita interagisce con rocce, acque, sedimenti e atmosfera. Questo approccio consente di collegare processi che operano a scale differenti. Una reazione sulla superficie di una cellula può modificare un cristallo. L’attività di un biofilm può alterare una parete. La trasformazione dei gas può influire sugli scambi tra grotta e ambiente esterno. [web:12][web:42]
I microrganismi delle grotte non costituiscono una popolazione uniforme. Il microbiota comprende gli organismi presenti in un ambiente. Il concetto di microbioma considera anche il loro patrimonio genetico e il contesto delle interazioni. Batteri, archei e funghi rappresentano componenti importanti delle comunità ipogee. Alghe e cianobatteri trovano spazio dove esiste luce sufficiente, vicino agli ingressi o alle illuminazioni artificiali. [web:12]
La speleogenesi riguarda l’origine e l’evoluzione delle cavità. La formazione degli speleotemi riguarda invece i depositi minerali secondari che crescono al loro interno. I microrganismi possono partecipare a entrambi i processi. Il primo comporta spesso l’asportazione di materia; il secondo la sua deposizione. Non sono fenomeni contraddittori: dipendono dalle condizioni chimiche locali e possono verificarsi in settori vicini della stessa grotta. [web:12][web:42]
2. Microbiologia delle grotte: energia e nutrienti senza luce
Nelle zone completamente buie, la fotosintesi non alimenta direttamente le comunità residenti. Una parte delle risorse arriva dall’esterno. Le acque trasportano materia organica disciolta e particellare. L’aria introduce particelle e composti volatili. Gli animali apportano materiale organico, compreso il guano. [web:12]
Gli organismi eterotrofi utilizzano questa materia come fonte di carbonio ed energia. Gli organismi chemioautotrofi possono invece produrre biomassa fissando carbonio inorganico. L’energia deriva da reazioni chimiche, anziché dalla luce. In particolare, i chemio-lito-autotrofi sfruttano composti inorganici, come forme ridotte dello zolfo o dell’azoto. Le grotte sulfuree offrono condizioni favorevoli a questi metabolismi. [web:12][web:42]
La scarsità di nutrienti, chiamata oligotrofia, non equivale all’assenza di vita. Favorisce organismi capaci di utilizzare risorse diluite e di riciclare i prodotti metabolici delle altre popolazioni. Una comunità può quindi funzionare attraverso scambi tra gruppi differenti. La produzione primaria microbica alimenta anche organismi che non fissano direttamente la CO?. [web:12][web:42]
Questa organizzazione spiega perché il metabolismo non possa essere ricostruito soltanto dalla presenza di un genere batterico. La disponibilità di ossigeno, acqua e substrati determina quali funzioni risultano vantaggiose. Anche comunità apparentemente simili possono svolgere attività differenti in microambienti diversi. [web:12]
3. Biofilm in grotta: microambienti che favoriscono dissoluzione e precipitazione
Molti microrganismi aderiscono alle superfici formando biofilm. Le cellule sono associate a una matrice extracellulare che trattiene acqua, sostanze organiche e particelle minerali. Questa organizzazione crea un’interfaccia attiva tra vita e roccia. [web:12][web:42]
All’interno del biofilm possono svilupparsi gradienti chimici. L’ossigeno disponibile sulla superficie diminuisce negli strati interni. Il pH può differire da quello dell’acqua circostante. Anche la concentrazione degli ioni può variare a distanze molto piccole. Queste differenze consentono la coesistenza di metabolismi aerobici e anaerobici. [web:60][web:42]
La superficie cellulare e la matrice offrono siti di nucleazione. Sono punti nei quali può iniziare la crescita di un cristallo. La nucleazione biologicamente favorita non implica sempre una produzione attiva del minerale da parte della cellula. Può derivare dall’interazione tra una superficie organica e una soluzione già favorevole alla precipitazione. [web:42][web:18]
Il biofilm svolge quindi più funzioni. Può modificare la chimica locale, trattenere elementi e organizzare la deposizione minerale. In altre condizioni, gli stessi rapporti tra cellule e substrato favoriscono la corrosione. [web:12][web:42]
4. Speleogenesi carbonatica: la componente biologica della dissoluzione
Nelle grotte calcaree, la dissoluzione carbonatica è spesso sostenuta dall’acqua arricchita di CO?. Il gas proviene dall’atmosfera e, in misura importante, dall’attività biologica del suolo. La respirazione delle radici e dei microrganismi contribuisce alla disponibilità di anidride carbonica nelle acque di infiltrazione. [web:12]
La reazione complessiva può essere rappresentata così:
[
\mathrm{CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightleftharpoons Ca^{2+} + 2HCO_3^-}
]
Il carbonato di calcio della roccia passa in soluzione come calcio e bicarbonato. La circolazione dell’acqua trasporta questi prodotti e permette alla dissoluzione di proseguire. Le fratture, i gradienti idraulici e la geometria del massiccio controllano l’evoluzione degli spazi sotterranei. [web:12]
La componente microbica interviene anche direttamente sulle superfici. Batteri e funghi possono produrre acidi organici. Possono inoltre rilasciare molecole capaci di legare elementi metallici e favorirne la mobilizzazione. Acido ossalico, acido formico e agenti complessanti sono tra i meccanismi discussi nella letteratura geomicrobiologica. [web:12]
Il contributo biologico opera quindi su più livelli. Nel suolo alimenta la disponibilità di CO?. Sulle pareti modifica le condizioni di contatto con i minerali. La formazione di grandi cavità resta un processo integrato, governato anche da struttura geologica, idrologia e tempo. [web:12]
5. Speleogenesi sulfurea: batteri che producono acidità
La speleogenesi da acido solforico rappresenta un collegamento diretto tra metabolismo microbico e dissoluzione del calcare. Nei sistemi sulfurei, acque profonde possono trasportare idrogeno solforato, H?S. Quando il composto incontra ossigeno, può ossidarsi. I microrganismi che utilizzano lo zolfo possono accelerare e organizzare questa trasformazione. [web:12][web:42]
Una rappresentazione complessiva dell’ossidazione è:
[
\mathrm{H_2S + 2O_2 \rightarrow H_2SO_4}
]
La reazione reale può attraversare intermedi e dipende dagli organismi presenti. L’acido solforico reagisce con il carbonato di calcio:
[
\mathrm{H_2SO_4 + CaCO_3 + H_2O \rightarrow CaSO_4\cdot 2H_2O + CO_2}
]
Si forma gesso e viene liberata anidride carbonica. La successiva rimozione del gesso contribuisce all’ampliamento dei vuoti. L’attività biologica partecipa quindi all’evoluzione delle cavità e modifica contemporaneamente il ciclo del carbonio. [web:12]
Queste reazioni non caratterizzano tutte le grotte ipogeniche. Il termine “ipogenico” indica l’alimentazione della speleogenesi da fluidi provenienti dal basso. La speleogenesi sulfurea è uno dei processi che possono operare in tale contesto. [web:12]
6. Frasassi e grotte sulfuree italiane: comunità microbiche e corrosione
Il sistema di Frasassi è tra gli ambienti più studiati per comprendere la relazione tra microbiologia e speleogenesi sulfurea. Nei corsi d’acqua sotterranei si sviluppano comunità filamentose associate al ciclo dello zolfo. Tra i gruppi descritti figurano organismi con caratteristiche riconducibili a Beggiatoa e Thiothrix. [web:29][web:42]
Un’indagine sui biofilm di Frasassi ha collegato la diversità delle popolazioni ossidanti e riducenti dello zolfo ai processi di corrosione del calcare. Le trasformazioni possono riciclare i composti solforati all’interno della comunità. Questo riciclo alimenta le reazioni che producono acidità alle interfacce con la roccia. [web:29]
Sulle pareti e sui soffitti di alcune grotte sulfuree compaiono gli snottites. Sono aggregati microbici pendenti, dalla consistenza viscosa. Possono raggiungere valori di pH prossimi a 1, e in alcuni sistemi anche inferiori. A Frasassi sono state descritte comunità dominate da batteri affini ad Acidithiobacillus, capaci di ossidare lo zolfo e fissare CO?. [web:12][web:42]
Altri ambienti italiani documentati comprendono Acquasanta Terme e la Grotta Fetida di Santa Cesarea Terme. I rapporti tra solfuro, ossigeno e circolazione dell’acqua selezionano comunità differenti. Le forme filamentose osservate non rappresentano quindi un’unica associazione microbica, ma risposte a condizioni geochimiche specifiche. [web:39][web:25]
7. Biomineralizzazione in grotta: come nasce una concrezione microbica
La biomineralizzazione comprende i processi attraverso i quali gli organismi partecipano alla formazione dei minerali. Nelle grotte, un meccanismo importante è la precipitazione di carbonati indotta dai microrganismi, spesso indicata con l’acronimo MICP. [web:18]
Il metabolismo può aumentare il pH o modificare il carbonio inorganico disciolto. Le superfici cellulari possono legare calcio. Se le condizioni permettono la crescita del minerale, si formano cristalli di carbonato di calcio:
[
\mathrm{Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3}
]
La precipitazione dipende dalla disponibilità di calcio, dal carbonio inorganico disciolto, dal pH e dai siti di nucleazione. La presenza di microrganismi si inserisce in questa combinazione di fattori. [web:18]
È utile distinguere due modalità. Nella mineralizzazione indotta, l’attività biologica modifica la chimica e favorisce il deposito. Nella mineralizzazione mediata dalle superfici, cellule e matrice forniscono soprattutto un supporto alla nucleazione. Una mineralizzazione strettamente controllata comporta invece una regolazione biologica più specifica della formazione del minerale. Per le concrezioni di grotta, non va attribuito automaticamente questo terzo livello di controllo. [web:18]
8. Ureolisi e ammonificazione: il metabolismo dell’azoto nella calcificazione
L’ureolisi è la degradazione dell’urea attraverso l’enzima ureasi. Produce ammoniaca e carbonio inorganico. Le reazioni successive possono aumentare il pH e favorire la disponibilità di carbonato. In presenza di calcio, queste condizioni sostengono la precipitazione minerale. [web:18]
La trasformazione iniziale può essere sintetizzata così:
[
\mathrm{CO(NH_2)_2 + H_2O \rightarrow 2NH_3 + CO_2}
]
L’ammonificazione deriva invece dalla trasformazione di composti organici azotati. Anche questo processo può contribuire all’alcalinizzazione locale. Studi su microrganismi del moonmilk hanno mostrato che Streptomyces può favorire la calcificazione attraverso ammonificazione e, in alcuni casi, ureolisi. [web:42]
L’ureasi non rappresenta l’unica via verso la biomineralizzazione. Il suo peso dipende dalla disponibilità di urea e dalle caratteristiche della comunità. Un risultato sperimentale ottenuto con substrati nutritivi abbondanti descrive una capacità biologica, non necessariamente la velocità dello stesso processo nell’ambiente naturale. [web:18][web:42]
Nella Iron Curtain Cave, in Canada, uno studio del 2022 ha isolato 99 ceppi da concrezioni coralloidi e stalattiti tubolari. Undici isolati mostravano attività ureasi positiva. Gli esperimenti hanno documentato la formazione di cristalli e, in due isolati, la presenza delle relative vie genetiche. Il caso dimostra come microbiologia, coltivazione e genomica possano essere integrate nello studio degli speleotemi. [web:18]
9. Moonmilk e latte di monte: un deposito minerale con comunità differenziate
Il moonmilk descrive un deposito dall’aspetto generalmente bianco e dalla struttura finemente cristallina. Quando è umido può assumere una consistenza pastosa. Quando si asciuga può diventare polveroso. Molti depositi sono calcitici, ma esistono composizioni mineralogiche differenti. [web:60]
La sua formazione mette in relazione acqua, chimica dei carbonati e organismi microscopici. Filamenti batterici e ife fungine possono offrire modelli per la crescita dei cristalli. Il metabolismo può favorire la precipitazione attraverso variazioni del pH. La matrice organica contribuisce all’organizzazione dei microaggregati. [web:42]
La Grotta Nera della Majella mostra quanto questo deposito possa essere articolato. La ricerca del 2024 ha confrontato parti apicali, laterali e centrali di tre strutture. Ha combinato analisi del gene 16S rRNA, quantificazione microbica, isotopi del carbonio e caratterizzazione molecolare della materia organica. [web:60]
Le comunità cambiavano tra le diverse nicchie. Le frazioni organiche comprendevano materiali derivati dall’attività microbica e dalla vegetazione soprastante. Nelle parti centrali e apicali risultavano arricchiti gruppi associati al metabolismo dell’azoto e dei composti a un atomo di carbonio, tra cui CO? e CH?. [web:60]
Il moonmilk va quindi considerato un sistema strutturato. Le differenze di acqua e ossigeno influenzano la distribuzione degli organismi. La relazione tra comunità, sostanze organiche e cristalli contribuisce a spiegare lo sviluppo delle concrezioni e la loro sensibilità alle variazioni ambientali. [web:60]
10. Stalattiti e stalagmiti: processi fisico-chimici e contributi batterici
Le stalattiti e le stalagmiti carbonatiche possono crescere attraverso processi fisico-chimici. Quando l’acqua perde CO?, può diventare sovrasatura rispetto alla calcite. Il carbonato di calcio precipita e alimenta la concrezione. Il gocciolamento, il flusso lungo le superfici e le condizioni dell’aria contribuiscono a determinarne lo sviluppo. [web:12][web:18]
La reazione complessiva è:
[
\mathrm{Ca^{2+} + 2HCO_3^- \rightarrow CaCO_3 + CO_2 + H_2O}
]
I microrganismi possono sovrapporsi a questo processo. Modificano la chimica degli strati d’acqua, forniscono siti di nucleazione e influenzano la morfologia dei cristalli. Possono anche contribuire alla dissoluzione in altri momenti o settori della superficie. [web:12][web:18]
Non ogni stalattite è dunque una struttura costruita dai batteri. La formazione minerale può avere una componente abiotica e una componente biologica, con proporzioni differenti. Il rapporto va ricostruito attraverso osservazioni mineralogiche, esperimenti e misure delle condizioni locali. [web:18][web:15]
11. Ferro, manganese e vermicolazioni: oltre le concrezioni di calcite
L’attività microbica riguarda anche minerali diversi dai carbonati. Ossidi e ossiidrossidi di ferro e manganese possono comparire come rivestimenti, croste e depositi. In alcune grotte costituiscono strutture minerali secondarie associate a comunità specializzate. [web:42]
Batteri affini a Gallionella e Leptothrix sono stati collegati a precipitati di ferro. Per il manganese, la letteratura descrive microrganismi appartenenti a generi come Pseudomonas, Leptothrix e Pedomicrobium. Anche alcuni funghi possono partecipare all’ossidazione del manganese. [web:42]
I colori di una superficie non identificano da soli il metabolismo responsabile. I depositi possono risultare dall’interazione tra ossidazione chimica, attività biologica e trasporto dei materiali. La ricostruzione della loro origine richiede analisi mineralogiche e microbiologiche congiunte. [web:42]
Le vermicolazioni rappresentano un altro tipo di organizzazione superficiale. Formano disegni sinuosi o maculati, composti da materiali minerali e organici. In alcune grotte sulfuree includono cellule batteriche e fungine in matrici complesse. La loro struttura collega colonizzazione biologica, particelle fini e condizioni della parete. [web:12]
12. Metano e microbiologia ipogea: consumo e produzione nello stesso sistema
I metanotrofi utilizzano il metano. Nell’ossidazione aerobica, una rappresentazione complessiva è:
[
\mathrm{CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}
]
Una parte del carbonio può essere incorporata nella biomassa. Il consumo di metano non coincide quindi con la semplice scomparsa del carbonio dal sistema. Cambiano la forma chimica del carbonio e il suo percorso tra gas, organismi e ambiente. [web:42]
Alcune comunità riescono a sfruttare il metano a concentrazioni atmosferiche. Altre vivono in ambienti molto più ricchi di questo gas. La distinzione è importante perché disponibilità del substrato e capacità metaboliche influenzano i tassi di consumo. La letteratura documenta anche vie di ossidazione del metano associate a condizioni anaerobiche. [web:42]
La produzione di metano, chiamata metanogenesi, è svolta principalmente da archei specializzati. In una grotta possono quindi esistere nicchie che producono metano e altre che lo consumano. Nelle strutture di moonmilk della Grotta Nera sono stati individuati anche gruppi archeali associati a questo metabolismo. [web:60]
Per definire il comportamento dell’intera cavità servono misure integrate. La concentrazione nell’aria è un’indicazione utile, ma il bilancio comprende anche ricambio atmosferico, flussi dai sedimenti e trasformazioni microbiche. [web:5][web:42]
13. Protossido di azoto in grotta: nitrificazione e denitrificazione
La nitrificazione trasforma l’ammoniaca o l’ammonio in forme ossidate dell’azoto. Vi partecipano batteri e archei. Nei sistemi ipogei può sostenere la produzione primaria chemioautotrofa. La letteratura sulle grotte documenta comunità e geni associati a queste trasformazioni. [web:42]
La denitrificazione riduce invece nitrato e nitrito attraverso una sequenza di intermedi. Il protossido di azoto può essere prodotto durante queste trasformazioni. Una denitrificazione completa può portare alla sua riduzione in azoto molecolare, N?. L’enzima coinvolto nell’ultimo passaggio è la protossido di azoto reduttasi, associata al gene nosZ. [web:22][web:42]
Questo meccanismo generale aiuta a interpretare il ruolo del microbioma ipogeo nel ciclo di N?O. La direzione del bilancio dipende dai substrati, dall’ossigeno e dalle condizioni chimiche. L’identificazione di geni funzionali descrive le capacità delle popolazioni; le misure dei flussi stabiliscono il risultato ambientale. [web:22][web:4][web:12]
14. Biomineralizzazione e sequestro del carbonio: il bilancio completo
La deposizione di carbonato di calcio trasferisce carbonio in una fase minerale. La fissazione autotrofa trasferisce invece CO? nella biomassa. Sono due processi distinti, entrambi rilevanti per comprendere il funzionamento delle comunità sotterranee. La revisione del 2026 considera la biomineralizzazione una possibile componente delle strategie di sequestro del carbonio. [web:4][web:42]
Il bilancio climatico richiede di seguire l’intero percorso della materia. La precipitazione della calcite da bicarbonato può liberare CO?, come mostra la reazione riportata per gli speleotemi. Anche la dissoluzione sulfurea del calcare può rilasciare anidride carbonica proveniente dalla roccia. [web:12]
Di conseguenza, una massa di carbonato depositata non equivale automaticamente a una quantità identica di CO? atmosferica rimossa. Occorre distinguere il carbonio della roccia, quello introdotto dalle acque e quello fissato biologicamente. La permanenza del deposito e la successiva dissoluzione influenzano inoltre il destino del carbonio mineralizzato. Questo bilancio deriva dall’integrazione delle reazioni carbonatiche con i processi biologici considerati negli studi. [web:12][web:4]
Lo studio del 2022 sui sedimenti associa consumo di metano, assorbimento di CO? e sviluppo del moonmilk. Offre un esempio di processi accoppiati: le comunità trasformano gas e nutrienti mentre interagiscono con la matrice minerale. La valutazione climatica diventa più informativa quando queste trasformazioni vengono misurate insieme. [web:5]
15. Analisi multi-omiche: collegare comunità microbiche e speleogenesi
La ricerca dispone di strumenti complementari. Ciascuno risponde a una domanda differente:
- Il metabarcoding di marcatori come il gene 16S rRNA descrive la composizione delle comunità di batteri e archei.
- La metagenomica analizza il patrimonio genetico complessivo e ricostruisce potenziali vie metaboliche.
- La metatrascrittomica individua gli RNA prodotti e aiuta a riconoscere i geni espressi.
- La proteomica identifica proteine ed enzimi presenti nei campioni.
- Le analisi geochimiche e isotopiche collegano l’attività biologica alle trasformazioni di gas, acque e minerali. [web:12][web:5]
Le osservazioni al microscopio mostrano il rapporto tra cellule, filamenti e cristalli. La coltivazione permette di verificare capacità specifiche degli organismi isolati. Le misure in situ collocano queste capacità nelle condizioni reali della cavità. [web:12][web:18]
Un’impostazione integrata distingue quindi presenza, potenziale e attività. La presenza di un organismo documenta la colonizzazione. La presenza di un gene indica una capacità possibile. L’espressione del gene e la misura del processo collegano tale capacità a una funzione effettiva. È questo passaggio che rende la microbiologia utile alla ricostruzione della speleogenesi e dei bilanci gassosi. [web:12]
16. Conservazione delle grotte e biotecnologie microbiche
Le comunità microbiche fanno parte del patrimonio naturale ipogeo. L’introduzione di sostanze organiche, le variazioni della ventilazione e l’illuminazione artificiale possono modificarne la composizione. Nelle grotte turistiche, la luce favorisce la lampenflora, composta da organismi fotosintetici che colonizzano superfici altrimenti buie. [web:12]
La protezione delle concrezioni riguarda quindi anche le condizioni che sostengono i microbiomi. La Grotta Nera presenta un accesso regolato proprio per conservare il sistema e le sue strutture di moonmilk. Lo studio delle comunità e della microclimatologia fornisce informazioni utili a questa gestione. [web:60]
La biomineralizzazione ha inoltre applicazioni potenziali nella produzione di materiali, nel consolidamento e nella gestione del carbonio. I processi osservati in grotta offrono modelli biologici da studiare e riprodurre in condizioni controllate. La revisione del 2026 li inserisce nel quadro delle biotecnologie sostenibili. [web:18][web:4]
La relazione tra speleogenesi, concrezioni e gas serra emerge così da un insieme di interazioni. La geologia determina i substrati. L’acqua e l’aria trasportano reagenti e prodotti. I microrganismi modificano la chimica, riciclano nutrienti e partecipano alla crescita o alla dissoluzione dei minerali. Considerare insieme questi fattori permette di descrivere le grotte come ecosistemi geologici e biologici connessi alla superficie. [web:12][web:42]
Fonti scientifiche e divulgative dell’articolo e della relazione
- Martin-Pozas, T., Cuezva, S., Fernandez-Cortes, A., Mulec, J., Hernández, M. (2026). Cave microorganisms: hidden players in global greenhouse gas cycling and climate regulation. Current Opinion in Microbiology, 90, 102707. DOI: 10.1016/j.mib.2026.102707. Scheda bibliografica e abstract: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41604841/ — Archivio istituzionale: https://ueaeprints.uea.ac.uk/id/eprint/102894/ [web:4][web:51]
- Martin-Pozas, T. e collaboratori (2022). Role of subterranean microbiota in the carbon cycle and greenhouse gas dynamics. Science of the Total Environment, 831, 154921. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.154921. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35364174/ [web:5]
- Turrini, P., Chebbi, A., Riggio, F. P., Visca, P. (2024). The geomicrobiology of limestone, sulfuric acid speleogenetic, and volcanic caves: basic concepts and future perspectives. Frontiers in Microbiology, 15, 1370520. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10987966/ [web:12]
- Zhu, H.-Z., Jiang, C.-Y., Liu, S.-J. (2022). Microbial roles in cave biogeochemical cycling. Frontiers in Microbiology, 13, 950005. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9554484/ [web:42]
- Ghezzi, D., Jiménez-Morillo, N. T., Foschi, L. e collaboratori (2024). The microbiota characterizing huge carbonatic moonmilk structures and its correlation with preserved organic matter. Environmental Microbiome, 19, 25. https://environmentalmicrobiome.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40793-024-00562-9 [web:60]
- Biomineralization in Cave Bacteria—Popcorn and Soda Straw Crystal Formations, Morphologies, and Potential Metabolic Pathways (2022). Frontiers in Microbiology. https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2022.933388/full [web:18]
- Dominant Microbial Populations in Limestone-Corroding Stream Biofilms, Frasassi Cave System, Italy (2006). Studio sulle comunità microbiche e sul ciclo dello zolfo a Frasassi. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1538711/ [web:29]
- Hydrogeology and geochemistry of the sulfur karst springs at Santa Cesarea Terme. Hydrogeology Journal. https://link.springer.com/article/10.1007/s10040-020-02275-y [web:25]
- Recent progress in microbial production and consumption of nitrous oxide in agricultural soils (2025). Fonte per i meccanismi generali di produzione e riduzione biologica del protossido di azoto. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40571888/ [web:22]
- Scintilena (5 luglio 2024). Scoperte microbiologiche nel latte di monte della Grotta Nera sulla Maiella. https://www.scintilena.com/scoperte-microbiologiche-nel-latte-di-monte-della-grotta-nera-sulla-maiella/07/05/ [web:57]
Microbi
L'articolo Microrganismi delle grotte e gas serra: il clima passa anche dal sottosuolo proviene da Scintilena.
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