Icnofossili nel vetro vulcanico di condotti idrotermali del Paleoproterozoico scavati da microrganismi probabilmente in cerca di fosfato

Indizi antichi nascosti nel vetro vulcanico

Miliardi di anni fa, il fondale marino era un paesaggio inquieto di lave e sorgenti calde. In questo studio, gli autori mostrano che anche in quell’ambiente alieno forme di vita microscopiche probabilmente scavavano nel vetro vulcanico appena formato alla ricerca di nutrienti essenziali. Leggendo la «grafia» chimica e mineralogica lasciata dietro, il lavoro aiuta a spiegare come i primi microbi sopravvivevano in condizioni estreme e suggerisce nuovi metodi per cercare tracce di vita su altri mondi.

Un registro fossile scritto nel vetro

La ricerca si concentra su rocce vecchie 1,87 miliardi di anni della Formazione Flaherty nelle isole Belcher, nel nord del Canada. Queste rocce si sono formate dove la lava eruttava in acque marine poco profonde, costruendo basalti a «cuscino» e detriti vetrosi noti come ialoclastite. Interstrati a queste unità vulcaniche si trovano indizi di antichi condotti idrotermali—pilastri simili a camini, noduli arrugginiti ricchi di ferro e concrezioni ricche di carbonate—che indicano che fluidi caldi e ricchi di minerali un tempo filtravano attraverso il fondale. Tali sistemi di sorgenti sono considerati ambienti privilegiati per la vita primordiale perché forniscono forti gradienti chimici di cui i microbi possono approfittare per ottenere energia.

Tracce microscopiche di vita nascosta

All’interno del vetro vulcanico alterato, gli autori individuano reti di piccole strutture sferiche e tubolari chiamate icnofossili—fossili di tracce che registrano attività anziché corpi preservati. Le sfere sono sorprendentemente uniformi nelle dimensioni, tipicamente di circa 14 micrometri di diametro, e si presentano in file a forma di perla collegate da un filo di materiale organico. Immagini dettagliate e micro-spettroscopia rivelano che queste sfere sono costituite principalmente dal minerale titanite mescolato con materia organica ricca di carbonio, mentre nelle zone vicine si ritrovano granuli nanoscopici di apatite (un minerale fosfatico) e lepidocrocite (un ossido di ferro). L’associazione ravvicinata di questi minerali, insieme alle forme e dimensioni coerenti delle sfere, indica un’origine in cui i microbi scavavano il vetro e successivamente furono mineralizzati.

Scavare per i nutrienti nella roccia calda

La distribuzione di minerali contenenti fosfato e ferro suggerisce un motivo preciso per cui i microbi avrebbero scavato nel vetro vulcanico: estrarre il fosforo, un ingrediente essenziale del DNA, delle membrane cellulari e delle molecole che trasportano energia. Molti granuli di apatite si concentrano vicino, ma non all’interno, degli icnofossili sferici e sono intercresciuti con materia organica e ossidi di ferro. Questo schema è meglio spiegato se i primi microbi usarono acidi organici per dissolvere il vetro, liberando piccole quantità di fosfato e ferro. Parte di quel fosforo fu probabilmente consumata per la crescita, mentre altra si ri-precipitò come apatite, insieme al ferro che formò lepidocrocite. Strutture tubolari di titanite ricche di materia organica, allineate in gruppi paralleli, costituiscono un secondo tipo di traccia che somiglia a tubi microbici osservati in siti idrotermali moderni e antichi, a ulteriore sostegno di un’origine biologica.

Impronte di carbonio e zolfo dei microbi antichi

Oltre alle forme e ai minerali, le rocce portano forti firme chimiche della vita. Gli isotopi del carbonio sia nella materia organica sia nella calcite circostante sono insolitamente «leggeri», valori compatibili con processi in cui i microbi usano composti inorganici come sorgenti di energia e il loro biomassa viene poi ossidata durante la sepoltura. Allo stesso tempo, gli isotopi dello zolfo nella pirite degli scisti neri vicini mostrano schemi coerenti con la riduzione microbica dei solfati piuttosto che con sole reazioni chimiche abiotiche. Nel complesso, questi dati isotopici indicano che microrganismi chemolitotrofi—organismi che ricavano energia da composti chimici della roccia e delle sorgenti anziché dalla luce solare—erano attivi in questo antico ambiente di fondale marino, e che i loro resti furono poi riciclati in nuovi minerali.

Cosa ci dicono oggi queste antiche tracce

Presi singolarmente, ciascun elemento di evidenza—forme minerali insolite, carbonio atipico o minerali specifici di ferro e fosfato—potrebbe essere spiegato senza ricorrere alla vita. Ma nella Formazione Flaherty compaiono insieme, nei luoghi giusti e nelle relazioni corrette tra loro. Lo studio conclude che piccolissimi organismi un tempo scavavano nel vetro vulcanico caldo vicino a sorgenti idrotermali poco profonde, probabilmente in cerca di fosfato e ferro per alimentare metabolisms basati sulla chimica delle rocce. La loro attività ha inciso un registro duraturo nel fondale marino, preservato oggi come tunnel e sfere riempiti di minerali. Mostrando come tracce così sottili possano essere riconosciute e verificate incrociando più linee di prova, questo lavoro rafforza l’idea di usare caratteristiche analoghe nel vetro vulcanico come indicatori del passato profondo della vita sulla Terra—e come possibili guide nella ricerca di vita su altri pianeti rocciosi.

Citazione: Papineau, D. Ichnofossils in volcanic glass from palaeoproterozoic hydrothermal vents were burrowed by microorganisms probably seeking phosphate. Commun Earth Environ 7, 361 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03359-5

Parole chiave: antichi condotti idrotermali, fossili di tracce microbiche, alterazione del vetro vulcanico, vita sulla Terra primordiale, microrganismi alla ricerca di fosfato