Grazie alle nuove tecnologie di sequenziamento del DNA, all’intelligenza artificiale e connessioni satellitari veloci, gli oceani hanno sempre meno segreti. E gli esseri umani sempre più soluzioni per migliorare il loro benessere fisico. Un progetto ambizioso si prefigge di osservare la vita sul pianeta com’era tre miliardi di anni fa. A bordo di barche a vela in alluminio.
Il mare ed i suoi geni
“Ogni organismo che vive qui oggi è un diario di ogni singolo adattamento che lo ha portato al successo”.
Prof. Leonid Moroz
Fino a non pochi anni fa mappare le specie marine era un lavoro estremamente faticoso, se non cruento. Tra il medio evo ed il rinascimento dell’oceanografia, quindi settant’anni fa, i ricercatori investigavano gli oceani con così poche nozioni da apparire, al giorno d’oggi, come persone che vanno a tentoni nel buio. Per contare e identificare le specie le si catturavano. Per riconoscerle e classificarle c’erano soltanto i microscopi e le immagini in 2D che le università si scambiavano. Poi, nel 1983 Kary Mullis inventa la PCR, o reazione a catena della polimerasi.
Una tecnica che consente di replicare, o produrre da un RNA, ufn DNA in vitro e di riconoscere i tratti genetici e che gli vale il Nobel per la chimica. Da quella tecnica ne sono nate altre, con sviluppi che forse neanche Mullis, uno scienziato dotato di una fervidissima fantasia, avrebbe mai immaginato. Nel 2000 Eric Kandel, neurologo e psichiatra austriaco, scoprì i processi biochimici della conservazione della memoria. Li scoprì anche grazie a un mollusco che condivide la qualità delle sinapsi con l’essere umano ma ha solo 20.000 neuroni. Si tratta della Aplysia californica, un gasteropode marino. Uno degli scienziati più esperti in questo campo di esplorazioni è Leonid Moroz, professore di Neuroscienze, Genetica, Chimica e Biologia approdato all’Università della Florida.
Un progetto ambizioso
È il 2014 e Moroz comprende che il limite in questo campo di ricerca è dettato dal tempo e dalle distanze. Il materiale genetico è fragile e non può essere conservato o spedito in modo affidabile, e il suo sequenziamento richiede giorni. Decide di portare un laboratorio genomico completamente attrezzato in mare e di utilizzare HiPerGator un potente supercomputer affidatogli dall’Univeristà della Florida. Leonid Moroz apre le porte ad un nuovo metodo di indagine scientifica: secondo lui è ora “possibile ottenere l’impronta genomica di tutti gli abitanti del mare e questa non è fantascienza”.
La ricaduta economica di questo tipo di ricerca è rilevante: circa il 50% dei farmaci odierni deriva da prodotti naturali. Il pianeta è ricoperto per il 70% da oceani e secondo le stime degli scienziati del settore marino si potrebbero scoprire da 14 a 20 milioni di composti.
È a lui che affidano lo Ocean Genome Atlas Project, (OGAP) un progetto di ricerca che mira a raccogliere, classificare, sequenziare e mappare le informazioni genetiche di organismi che rappresentano almeno l’80% delle specie marine esistenti. Lo scopo è quello di costruire un atlante genomico in 3D degli oceani, raccogliere dati sulla salute del pianeta, sulla biologia evolutiva e sulle biomedicine del futuro. Un progetto a dir poco ambizioso. Ma non è il primo né l’unico di questo genere. È solo il più avanzato.
Nuovi paradigmi nelle esplorazioni oceaniche
Già nel 2004 era partito da Halifax, in Canada, il Sorcerer II, uno sloop da ricerca per conto del Global Ocean Sampling Expedition, una missione scientifica che ha come scopo mappare la biodiversità marina attraverso il suo genoma. Un anno prima era stata lanciata la prima spedizione Tara Ocean, dal nome del due alberi che ospitava a bordo ricercatori, strumenti e laboratori scientifici. La missione di Tara Ocean si prefigge tuttora di esplorare il microbioma, ovvero lo studio dei microrganismi marini dal punto di vista genetico. La missione, ne abbiamo parlato qui, dura da più di venti anni, durante i quali Tara ha percorso più di 100.000 kilometri in mare. Raccogliendo campioni. Tutte queste missioni hanno in comune, oltre l’obiettivo di raccogliere campioni genetici delle specie marine, l’utilizzo di imbarcazioni ormai considerate da diporto: le barche a vela. Il Sorcerer II, nave da ricerca del Global sampling Expedition, è uno sloop di 30 metri.
Ocean Genome Atlas Project veleggia a bordo di Morpheus, un due alberi custom made, dei cantieri olandesi KM Yachtbuilders con a bordo un laboratorio in grado di condurre il sequenziamento genomico, analisi molecolari e vari test in qualsiasi località oceanica e di conservare campioni vivi, congelati a -80°C. E Tara, anche è un due alberi, scafo in alluminio, di 36 metri. Rappresentano un nuovo modo di esplorare i mari. Le navi per la ricerca oceanografica, dalla Calypso di Jacques Cousteau in su, erano imbarcazioni a motore con costi di gestione stratosferici: da 20.000 fino a 100.000 dollari al giorno, contro i 6000 al massimo delle imbarcazioni a vela. Senza parlare dell’impatto ambientale.
Gli eredi del Beagle
Non c’è spedizione naturalistica per mare che non si ispiri ai viaggi del Beagle, il brigantino che ospitò Charles Darwin. Una di queste, la più innovativa per l’epoca è il Tara: un due alberi con uno scafo in alluminio costruito per resistere alla morsa dei ghiacci. Lo scafo rinforzato, più spesso verso la chiglia, uno spesso strato isolante, e la forma a nocciolo d’oliva gli permettono di resistere ad ambienti artici e antartici. Progettata da Luc Bouvet e Olivier Petit, incontra il mare nel 1989 col nome di Antarctica. Un segno evidente della natura di Tara è la sua configurazione a due alberi, entrambi di 27 metri contro una lunghezza dello scafo di 36, una soluzione che garantisce la stabilità e allo stesso tempo la sua sopravvivenza in caso di collasso di uno dei due.
La storia di Tara ha in comune con il Beagle un tragico evento. Il 2 agosto 1828 a Port Famine, nello Stretto di Magellano, il capitano del Beagle Springle Stokes si sparò nella sua cabina dopo essersi chiuso lì dentro per 14 giorni. Morì alcuni giorni dopo. Antarctica, poi ribattezzata Seamaster fu destinata ad una missione oceanografica per conto delle Nazioni Unite ed affidata a Peter James Blake. Sir Peter James Blake era uno skipper neozelandese che aveva vinto nientemeno che una Whitbread e un’edizione della Trophée Jules Verne, un’altra regata giro del mondo. Il 5 dicembre del 2001 James Blake è al comando dell’allora Seamaster sul Rio delle Amazzoni, in Brasile, per monitorare gli effetti del riscaldamento globale, quando dei pirati armati assaltano la sua nave e lui resta ucciso. Seamaster viene acquistata da una stilista parigina, agnes.b che la offre ad altre missioni scientifiche. Le cambia però il nome e Seamaster diventa Tara.
IA, plancton e Starlink
A differenza delle imbarcazioni a vela, una lunga missione a bordo di una nave da ricerca tradizionale prosciugherebbe facilmente i fondi di qualsiasi ente o fondazione scientifica. Questo cambio di modello ha consentito ad università, fondazioni e altri enti di sostenere spedizioni prolungate nel tempo abbattendo di larga misura i costi e l’impatto ambientale. Una scelta che si è concretizzata grazie a nuove tecnologie nelle costruzioni navali e di attrezzature scientifiche sempre più efficienti e che occupano spazi sempre più ridotti. Infine l’Ocean Genome Atlas Project si concretizza grazie ad altre due congiunture epocali: l’intelligenza artificiale e Starlink. Questi due game changer consentono un’elaborazione quasi istantanea del flusso di dati tra potenti server remoti e piccole imbarcazioni sperdute in qualsiasi punto di un oceano.
Operazioni che solo pochi anni fa richiedevano giorni, se non mesi di tempo, ora si svolgono in meno di un’ora. Grazie a queste tecnologie gli scienziati possono rilevare la presenza di un numero spaventoso di organismi marini e di conoscere le loro interazioni semplicemente raccogliendo le loro tracce genetiche e confrontandole con i database remoti in tempo reale. A bordo del Morpheus i ricercatori dell’Ocean Genome Atlas Project si dedicano particolarmente all’osservazione del plancton lungo tutte le sue fasi vitali.
“Alcuni gruppi di queste specie marine non invecchiano, non sviluppano mai tumori e possono rigenerarsi completamente quando vengono danneggiati. Sono in grado di svolgere molti compiti meglio di noi”.
I dati dell’Atlante finiranno in un database open source, ovvero a disposizione di tutti i ricercatori e le istituzioni del mondo che vorranno consultarlo. Ma proprio nell’epoca di Starlink e dell’intelligenza artificiale, si corre contro il tempo. L’estinzione delle specie sta accelerando e secondo le stime il 50% della biodiversità esistente potrebbe scomparire nel giro di poche generazioni.
“La scienza deve fare in fretta: il pianeta perde una specie ogni sei ore.”
Autore: Claudio Di Manao
- https://www.boatnews.com/story/45738/a-pictorial-tour-of-the-schooner-tara-a-36-m-sailing-vessel-unique-in-the-world
- https://archive.nytimes.com/www.nytimes.com/books/first/m/mullis-mind.html
- https://explore.research.ufl.edu/gene-sequencing-at-sea.html
- https://www.imperialecowatch.com/2024/02/29/il-gene-altruista-come-il-mare-puo-venirci-incontro/
- https://www.theguardian.com/environment/2024/nov/05/ocean-genome-atlas-project-scientists-plankton-dna-secrets-human-biology-sailing-boats
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