Biodiversità ed adattamento
Le comunità biologiche polari sono generalmente sottoposte all’influenza di diversi fattori concomitanti alla bassa temperatura, quali essiccamento, copertura di ghiaccio, scarsa disponibilità di nutrienti, esposizione a radiazioni solari nocive (ad esempio radiazioni UV-B), fotoperiodi estremamente variabili e, in casi specifici, elevate salinità e stress osmotico. La biodiversità garantisce il funzionamento di tutti gli ecosistemi, per cui studiare le proprietà e l’evoluzione temporale degli ecosistemi polari costituisce uno strumento di fondamentale importanza per migliorare le nostre conoscenze sullo stato attuale e per predirne il futuro, anche in relazione ai cambiamenti climatici. L’analisi e il monitoraggio della biodiversità delle comunità biologiche e delle loro dinamiche ecologiche costituiscono il punto focale di questa tematica di ricerca. Di particolare interesse è anche lo studio dei meccanismi di adattamento morfologico-funzionale adottati dagli organismi polari per la sopravvivenza in condizioni estreme.
Risposta a forzanti naturali e antropiche
Negli ultimi decenni l’impatto antropico nelle regioni polari ha subito un notevole incremento derivante da attività umane a livello locale e su scala globale. L’effetto dell’attività umana può essere valutato sulla base della risposta degli organismi, delle popolazioni e delle comunità ai cambiamenti globali ed alla pressione antropica (soprattutto in termini di inquinamento di tipo chimico e acustico), entrambi possibili cause di modificazione degli ecosistemi e della loro biodiversità. A questo scopo sono utilizzati anche specifici indicatori biometrici, biochimici ed immunologici. Tra gli aspetti maggiormente valutati sono compresi l’impatto sulla fisiologia e sul comportamento, la distribuzione geografica e la composizione in specie, e le interazioni intraspecie all’interno delle comunità biologiche.
Aspetti biotecnologici
La maggiore comprensione dei processi biologici e i recenti progressi nel campo delle biotecnologie consentono di utilizzare il mondo naturale per ottenere progressi in diversi settori industriali, quali ad esempio lo sviluppo di farmaci e additivi alimentari. In generale, il termine bioprospecting viene adoperato per indicare l'esplorazione di esseri viventi e materiale biologico ai fini della ricerca di biomolecole che possano essere utili per l’uomo. In questo ambito, risorse genetiche scarsamente conosciute e poco descritte presentano un alto potenziale per la scoperta di nuovi e preziosi prodotti naturali. Pertanto, gli organismi polari, date le loro peculiari capacità metaboliche e gli adattamenti fisiologici a condizioni ambientali estreme, ben si prestano allo scopo. Non viene, inoltre, trascurato il possibile coinvolgimento di organismi polari nella rimozione di sostanze inquinanti, anche persistenti, a bassa temperatura.
Implicazioni astrobiologiche
Nella ricerca di risposte legate all'origine, evoluzione e distribuzione delle forme viventi nell'universo, gli ambienti estremi possono rappresentare analoghi terrestri per studi astrobiologici. I loro parametri geologici ed ambientali non replicano del tutto, ma certamente mimano quelli riscontrati ad esempio su Marte e Venere, e le lune di Giove (ad esempio Europa) e Saturno (Titano ed Encelado). In questo contesto, allo scopo di stabilire se le condizioni fisico/chimiche di un determinato corpo celeste possano sostenere la vita come noi la conosciamo sulla Terra, alcuni habitat polari sono l’oggetto di indagini sull’abitabilità galattica. Tali ambienti si prestano per testare metodologie, protocolli e tecnologie, nonché per stabilire i processi fisici e chimici o i meccanismi di sopravvivenza e adattamento dei microrganismi, favorendo la nostra attuale comprensione dei limiti della vita, sia nel presente che nel passato geologico.