Des chercheurs de Princeton ont découvert une colonie de bactéries qui vit à plus de 3 km (2 miles) sous terre. En trouvant la vie dans ces conditions extrêmes, les scientifiques élargissent leur compréhension des types d'habitudes qui peuvent soutenir la vie.
Un groupe de recherche dirigé par Princeton a découvert une communauté isolée de bactéries à près de deux miles sous terre qui tire toute son énergie de la décomposition des roches radioactives plutôt que de la lumière du soleil. Selon les membres de l'équipe, la découverte suggère que la vie pourrait exister dans des conditions tout aussi extrêmes, même sur d'autres mondes.
La communauté bactérienne autosuffisante, qui prospère dans les eaux souterraines riches en nutriments trouvées près d'une mine d'or sud-africaine, est isolée de la surface de la Terre depuis plusieurs millions d'années. Il représente le premier groupe de microbes connus pour dépendre exclusivement de l'hydrogène et des composés soufrés produits géologiquement pour se nourrir. Les conditions extrêmes dans lesquelles les bactéries vivent ressemblent à celles de la Terre primitive, offrant potentiellement un aperçu de la nature des organismes qui vivaient bien avant que notre planète ait une atmosphère d'oxygène.
Les scientifiques, qui viennent de neuf institutions collaboratrices, ont dû creuser 2,8 kilomètres sous la surface de notre monde pour trouver ces microbes inhabituels, ce qui a conduit les scientifiques à leurs spéculations selon lesquelles la vie pourrait exister dans des circonstances similaires ailleurs dans le système solaire.
"Ce qui fait vraiment couler mon jus, c'est la possibilité de vivre sous la surface de Mars", a déclaré Tullis Onstott, professeur de géosciences à l'Université de Princeton et chef de l'équipe de recherche. «Ces bactéries ont été coupées de la surface de la Terre pendant plusieurs millions d'années, mais ont prospéré dans des conditions que la plupart des organismes considéreraient comme inhospitalières à la vie. Ces communautés bactériennes pourraient-elles se maintenir quoi qu'il se passe en surface? Si tel est le cas, cela soulève la possibilité que des organismes puissent survivre même sur des planètes dont les surfaces sont depuis longtemps devenues sans vie. »
L’équipe d’Onstott a publié ses résultats dans le numéro du 20 octobre de la revue Science. Le groupe de recherche comprend le premier auteur Li-Hung Lin, qui a effectué de nombreuses analyses en tant que doctorant à Princeton, puis en tant que chercheur postdoctoral à la Carnegie Institution.
"Ces bactéries sont vraiment uniques, dans le sens le plus pur du mot", a déclaré Lin, maintenant à l'Université nationale de Taiwan. «Nous savons à quel point les bactéries ont été isolées, car les analyses de l'eau dans laquelle elles vivent ont montré qu'elle est très ancienne et n'a pas été diluée par les eaux de surface. De plus, nous avons constaté que les hydrocarbures présents dans l'environnement ne provenaient pas d'organismes vivants, comme d'habitude, et que la source d'hydrogène nécessaire à leur respiration provient de la décomposition de l'eau par désintégration radioactive de l'uranium, du thorium et du potassium. »
Étant donné que les eaux souterraines que l'équipe a échantillonnées pour trouver les bactéries proviennent de plusieurs sources différentes, il reste difficile de déterminer précisément depuis combien de temps les bactéries ont été isolées. L'équipe estime que le laps de temps se situe entre trois et 25 millions d'années, ce qui implique que les êtres vivants sont encore plus adaptables qu'on ne le pensait.
"Nous en savons étonnamment peu sur l'origine, l'évolution et les limites de la vie sur Terre", a déclaré la biogéochimiste Lisa Pratt, qui a dirigé la contribution de l'Université d'Indiana Bloomington au projet. «Les scientifiques commencent tout juste à étudier les divers organismes vivant dans les parties les plus profondes de l'océan, et la croûte rocheuse sur Terre est pratiquement inexplorée à des profondeurs de plus d'un demi-kilomètre sous la surface. Les organismes que nous décrivons dans cet article vivent dans un monde complètement différent de celui que nous connaissons à la surface. »
Ce monde souterrain, a déclaré Onstott, est une piscine sans lumière d'eau salée chaude et sous pression qui pue le soufre et les gaz nocifs que les humains trouveraient irrespirables. Mais les bactéries récemment découvertes, qui sont éloignées de la division Firmicutes des microbes qui existent près des bouches hydrothermales sous-marines, y prospèrent.
"Le rayonnement permet la production de beaucoup de composés soufrés que ces bactéries peuvent utiliser comme source de nourriture à haute énergie", a déclaré Onstott. "Pour eux, c'est comme manger des croustilles."
Mais l'arrivée de l'équipe de recherche a introduit une substance dans le monde souterrain qui, bien que vitale pour la survie humaine, s'est révélée mortelle pour les microbes - l'air de la surface.
"Ces bestioles semblent avoir un réel problème avec l'exposition à l'oxygène", a déclaré Onstott. "Nous ne pouvons pas sembler les garder en vie après les avoir échantillonnés. Mais parce que cet environnement ressemble beaucoup à la Terre primitive, il nous donne une idée du genre de créatures qui auraient pu exister avant que nous ayons une atmosphère d'oxygène. »
Onstott a déclaré qu'il y a plusieurs centaines de millions d'années, certaines des premières bactéries de la planète ont pu prospérer dans des conditions similaires et que les microbes nouvellement découverts pourraient éclairer la recherche sur les origines de la vie sur Terre.
"Ces bactéries sont probablement proches de la base de l'arbre pour le domaine bactérien de la vie", a-t-il déclaré. «Ils pourraient être généalogiquement assez anciens. Pour le savoir, nous devrons les comparer à d'autres organismes tels que les Firmicutes et autres créatures aimant la chaleur provenant des évents des grands fonds ou des sources chaudes. »
L'équipe de recherche construit un petit laboratoire à 3,8 kilomètres sous la surface dans la région de Witwatersrand en Afrique du Sud pour mener une étude plus approfondie de l'écosystème nouvellement découvert, a déclaré Onstott, qui espère que les résultats seront utiles lorsque de futures sondes spatiales seront envoyées pour chercher la vie. sur d'autres planètes.
"Une grande question pour moi est, comment ces créatures se maintiennent-elles?" Dit Onstott. «Cette seule souche de bactéries a-t-elle évolué pour posséder toutes les caractéristiques dont elle a besoin pour survivre seule, ou travaillent-elles avec d'autres espèces de bactéries? Je suis sûr qu’ils nous réservent plus de surprises et qu’ils nous montreront peut-être un jour comment et où chercher des microbes ailleurs. »
D'autres auteurs de ce travail incluent Johanna Lipmann-Pipke de GeoForschungsZentrum, Potsdam, Allemagne; Erik Boice de l'Université d'Indiana; Barbara Sherwood Lollar de l'Université de Toronto; Eoin L. Brodie, Terry C. Hazen, Gary L. Andersen et Todd Z. DeSantis du Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, Californie; Duane P. Moser du Desert Research Institute, Las Vegas; et Dave Kershaw de la mine Mponeng, Anglo Gold, Johannesburg, Afrique du Sud.
Pratt et Onstott ont collaboré pendant des années dans le cadre de l'Indiana-Princeton-Tennessee Astrobiology Institute (IPTAI), un centre de recherche financé par la NASA axé sur la conception d'instruments et de sondes pour la détection de la vie dans les roches et les eaux souterraines profondes sur Terre lors de la planification de l'exploration souterraine de Mars. Les recommandations de l’IPTAI à la NASA s’appuieront sur les conclusions discutées dans le rapport scientifique.
Ces travaux ont également été financés par des subventions de la National Science Foundation, du US Department of Energy, du National Science Council of Taiwan, du Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) et du Killam Fellowships Program .
Source d'origine: communiqué de presse de l'Université de Princeton
