Découverte d’un nouveau type de photosynthèse, repoussant les limites des zones, même au-delà de la Terre, où la vie pourrait subsister

Le Guru rattrape un peu son retard accumulé durant ses quelques jours d’absence pour déplacer sa petite personne dans une nouvelle demeure…

Un type de chlorophylle découvert il y a quelques années repousse les limites de la photosynthèse et le rôle que joue ce nouveau pigment.

De nouvelles recherches menées par l’Imperial College London ont permis d’identifier un mélange unique de biochimie qui a non seulement des applications intéressantes pour la vie ici sur Terre, mais aussi pour la vie sur d’autres planètes.

Image d’entête : (Dennis Nuernberg/Imperial College London)

Pour construire les éléments constitutifs du glucose, des organismes photosynthétiques comme les plantes et les cyanobactéries mélangent du dioxyde de carbone avec de l’eau et utilisent la lumière du soleil pour recombiner leurs atomes dans la plus ancienne version de Lego de la Terre.

Cette conversion de photons brillants en liaisons chimiques nécessite l’utilisation intelligente d’une protéine appelée chlorophylle a, qui absorbe surtout les tons rouges de la lumière tout en réfléchissant le vert, le bleu et le violet. C’est ce qui donne aux plantes cette teinte verte omniprésente.

Les feuilles peuvent adopter d’autres couleurs, mais on suppose depuis longtemps que la partie rouge du spectre, environ 700 nanomètres, fixe une limite inférieure stricte sur la quantité d’énergie qu’il valait la peine de collecter. Tout ce qui est plus long nécessite des photosystèmes plus sensibles qui risqueraient d’être endommagés par le passage de longueurs d’onde plus énergétiques. La chlorophylle a se trouve dans pratiquement tout ce qui est photosynthétisé, de sorte que la soi-disant limite rouge est considérée comme universelle.

La lumière du jour ou lumière visible se rapporte à la bande étroite du spectre électromagnétique avec des longueurs d’onde de 380 nm à 780 nm.

On soutient même que cette limite s’étend aux organismes qui poussent sur d’autres mondes, au-delà de la Terre, ce qui signifie que la limite rouge est largement considérée comme un indicateur utile sur la capacité de certains mondes à héberger des organismes photosynthétiques.

Cela a changé en 2013, lorsqu’on a découvert qu’une cyanobactérie nommée Acaryochloris marina possédait un autre type de chlorophylle étiqueté  » d « , qui pouvait absorber des longueurs d’onde de 40 nanomètres plus longues que le type a.

C’est un exemple assez spécifique, avec Acaryochloris marina grattant ce que la lumière peut faire en vivant à l’ombre des gicleurs de mer. La recherche s’est donc poursuivie pour trouver d’autres exemples de chlorophylle.

La découverte du type d a été rapidement rejointe par la chlorophylle f, un pigment qui a poussé la taille des longueurs d’onde qu’un organisme pourrait techniquement absorber plus loin dans la zone proche infrarouge, à plus de 760 nanomètres.

Coupe transversale de roches de plage (Heron Island, Australie) montrant des cyanobactéries (bande verte) contenant de la chlorophylle f qui poussent profondément dans la roche, à quelques millimètres sous la surface. (Imperial College London)

Aussi excitant que cela soit, on ne pensait pas que la chlorophylle f était si importante, puisqu’elle représentait à peine 10 % des pigments qui recueillent la lumière dans les photosystèmes dans lesquels elle a été trouvée. On pensait qu’elle ne contribuait pas beaucoup aux limites globales de stockage d’énergie de l’organisme. Mais désormais, les expériences menées sur la cyanobactérie extrêmophile, Chroococcidiopsis thermalis, ont changé tout cela.

Cultivées dans des conditions normales de lumière, l’absorption et la fluorescence de la cyanobactérie ne montrent rien de remarquable. Mais lorsqu’elle est placée à l’ombre et nourrie uniquement à l’infrarouge, cette chlorophylle f exerce sa magie.

Selon le responsable de la recherche, Bill Rutherford de l’Imperial College London :

La nouvelle forme de photosynthèse nous a fait repenser ce que nous pensions possible.

Alors que la chlorophylle f peut absorber des longueurs d’onde de faible énergie plus longues que 760 nanomètres, le photosystème proche infrarouge/ rouge lointain sur laquelle elles basculent pour absorber une lumière légèrement plus intense plus proche de 727 nanomètres.

Il se passe quelque chose de très intéressant. Il se peut qu’en recueillant moins d’énergie pendant ces périodes à l’ombre, la cyanobactérie atténue d’une manière ou d’une autre les dommages causés par des conditions de lumière variables.

Le procédé qu’elle utilise pourrait à l’avenir aider à développer des plantes plus résistantes, capables de mieux utiliser les conditions où la lumière fluctue. Ce serait parfait pour concevoir des algues et des bactéries génératrices d’oxygène pour aider à terraformer Mars, par exemple.

Selon le chimiste Elmars Krausz de l’Australian National University :

Cela peut sembler de la science-fiction, mais les agences spatiales et les entreprises privées du monde entier tentent activement de transformer cette aspiration en réalité dans un avenir pas trop lointain.

Et bien sûr, on ne peut pas oublier les extraterrestres.Savoir qu’il y a une marge de manœuvre dans la limite rouge pourrait affecter la ligne directrice sur la question de savoir si une lune ou une planète particulière pourrait abriter la vie, sinon de révéler leur présence.

L’étude publiée dans Science : Photochemistry beyond the red limit in chlorophyll f–containing photosystems et présentée sur le site de l’Imperial College London : New type of photosynthesis discovered.