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Ciel des Hommes

Écosystème de l’extrême

traduction de Laurent Laveder

paru le 13 mai 2004

Les humains n’aiment pas la solitude. Aussi lorsque Richard Hoover, microbiologiste du centre Spatial Marshall, part en voyage, il a coutume de rechercher les endroits où les gens du coin se rassemblent. Mais bizarrement, il ne s’attarde pas dans les hôtels, ni dans les restaurants ou les boîtes de nuit. Il est à la recherche d’endroits beaucoup plus exotiques : de profondes galeries minières courant sous le permafrost de l’Alaska et de la Sibérie, les montagnes de l’Antarctique, et le fond saumâtre et caustique du lac Mono, en Californie.

Et qu’y trouve-t-il ? De la vie. En abondance.

Richard Hoover est un chasseur d’extrêmophiles. Il recherche, dans les endroits les plus inhospitaliers qu’on puisse imaginer, des formes de vie qui s’accommodent de ces conditions extrêmes : chaleur étouffante, froid glacial, eaux saumâtres ou saturées d’acide, obscurité totale. Et tout comme d’autres chercheurs explorant les limites de la vie sur notre planète, il a déjà trouvé une quantité étonnante d’espèces différentes, allant de la simple bactérie aux animaux évolués en passant par les plantes.

Il a également découvert que les espèces extrêmophiles dépendent étroitement les unes des autres pour leur survie, tout comme la plupart des espèces plus familières.

" La diversité de formes que peut revêtir la vie sur Terre est proprement stupéfiante " s’émerveille Hoover. Les plantes à elles seules comptent des centaines de milliers d’espèces différentes. Il existe des milliers d’espèces d’algues vertes. Et les espèces animales se comptent en millions. Plus de 6000 espèces de bactéries et 3600 virus ont été répertoriées. Les chercheurs pensent qu’il existe plus d’un million d’espèces de champignons microscopiques, dont 70 000 déjà identifiés.

Peu (et peut-être aucune) de ces espèces vivent dans un splendide isolement. Elles dépendent de leur environnement immédiat. Les plantes ont besoin de la lumière du Soleil, du dioxyde de carbone, et des minéraux pour élaborer les composés organiques dont elles ont besoin (sucres, protéines, graisses…) Les animaux, en mangeant les plantes, ingèrent ces composés pour leurs propres besoins. Quand un animal meurt, il se décompose en minéraux et en dioxyde de carbone, et le cycle recommence.

La coopération entre les espèces est chose courante. Par exemple, le perroquet gris du Gabon mange des fruits. Pour une raison que personne ne comprend, ces perroquets, à peu près incapables de voler, ont pour habitude de jeter loin de l’arbre sur lequel ils festoient les morceaux de fruit contenant des graines. Ils favorisent ainsi la dissémination des graines de l’arbre et sa reproduction. Beaucoup d’autres exemples de ce type sont connus. Dans un environnement d’une grande diversité biologique, et s’agissant des relations complexes entre animaux et plantes, l’interdépendance des espèces semble favorable à la vie.

Mais qu’en est-il des formes de vie plus simples trouvées dans des environnements extrêmes ? Montrent-elles les mêmes interdépendances ? La Nasa s’intéresse à ces questions car l’agence spatiale américaine a aussi pour tâche la recherche de la vie dans l’Univers. Beaucoup de scientifiques s’attendent à ce que le premier signe biologique qui sera perçu hors de la Terre, que ce soit sur Mars, dans une comète ou les possibles océans d’Europe, émane de formes de vie unicellulaires telles que des bactéries, plutôt que d’espèces évoluées. Aussi comprendre comment ce type de forme de vie peut survivre dans un environnement hostile est essentiel à la réussite de cette mission particulière de la Nasa.

Hoover et sa collègue Elena Pikuta, de l’Université d’Alabama, Huntsville, cherchent justement des réponses à ces questions en étudiant les formes de vie qui peuplent le lac Mono, en Californie. Ils ont récemment annoncé y avoir découvert une bactérie jamais décrite jusqu’alors, Desulfonatronum thiosdismutans. Comme les deux espèces qu’ils ont déjà précédemment trouvées dans ce lac, c’est une extrêmophile : elle n’apprécie rien tant que la boue compacte qui s’accumule au fond du lac Mono, totalement dépourvue d’oxygène et trois fois plus salée que l’océan. Sans oublier sa causticité proche de celle de la lessive.

Cette nouvelle espèce est particulièrement intéressante dans la mesure où elle occupe une niche très particulière dans l’écosystème extrême que constitue le lac Mono. Cette bactérie tire en effet son énergie de composés inorganiques et plus particulièrement de composés soufrés. Elle n’a besoin ni de la lumière du Soleil, ni de composés organiques pour proliférer, et se rattache à ce que l’on appelle les chemolithotrophes.

Les deux premières espèces découvertes par Hoover et Pikuta, Tindalla californiensis et Spirochaeta americana, étaient également des extrêmophiles, mais ingéraient des matériaux organiques. Ce sont donc des organotrophes. Tous les trois réunis, ils forment un ensemble cohérent de formes de vie interdépendantes dans des conditions extrêmes.

Par exemple, D. thiodismutans obtient son énergie de l’hydrogène et des composés soufrés qu’elle trouve dans les minéraux qui forment la boue du lac Mono. À partir de là, elle forme des sucres et d’autres matériaux organiques. T.californiensis est capable d’assimiler des amino acides simples et prosuit en retour des composés organiques complexes comme des sucres, des graisses, des protéines, etc…, et S. americana ingère ces composés organiques complexes et excrète de l’hydrogène et d’autres gaz. Quand elle meurt, elle restitue les minéraux qui la composent au milieu ambiant, et le cycle est bouclé.

Contrairement à ce qui se passe dans notre environnement normal avec le cycle plantes/animaux, ce cycle bactérien n’a pas besoin de l’énergie visible du Soleil pour s’entretenir. La photosynthèse est remplacée par l’énergie de réactions chimiques. Aussi il semble que dans un environnement aussi obscur et extrême que la boue du lac Mono, la vie se développe selon les mêmes circuits d’interdépendance, chaque espèce occupant une niche qui permet aux autres de prospérer.

Un jour peut-être, des formes de vie comme celle-ci seront découvertes sur d’autres planètes. Le travail de Hoover et Pikuta nous apprend que si nous découvrons une espèce, il faudra nous attendre à en trouver d’autres. Les extrêmophiles sont des êtres vivants comme les autres : ils détestent la solitude.

Quelques liens pour aller plus loin

Une nouvelle forme de vie

Le domaine de Boucles d’Or

National biological information infrastructure

Scène de chasse au microbe

La vie comme nous ne la connaissions pas

À la recherche de la vie extrême.

 

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Version française de Science@NASA
Auteur original : Ron Koczor
Crédit : NASA Science

échantillon de mousse proliférant dans un milieu nutritif après être restée en sommeil pendant 40 000 ans dans le permafrost des plaines de Kolyma, dans le Nord-Est de la Sibérie.
Crédit : Nasa

 

Microphotographie en fausses couleurs de Desulfonatronum thiodismutans, récemment découverte dans la boue du lac Mono par Richard Hoover et ses collègues. Notez le flagelle (en bas à gauche) que la bactérie utilise pour se déplacer.
Crédit : Nasa

 

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