Une bactérie commune prospère à 600 mètres sous la surface terrestre

Une équipe internationale de scientifiques a découvert des preuves de la présence de bactéries communes vivant si profondément sous terre et loin de la lumière du soleil que nous devrons peut-être réévaluer l’habitabilité des écosystèmes situés profondément sous la surface, y compris ceux des mondes extraterrestres.

Il existe un environnement terrestre profond, parfois appelé  » biosphère profonde « , qui s’étend sur des centaines de mètres dans le sol sous nos pieds, où d’innombrables légions de micro-organismes cachés prospèrent d’une manière que les scientifiques ne comprennent pas encore parfaitement.

Maintenant, pour la première fois, nous avons la preuve que les cyanobactéries, un phylum de bactéries photosynthétiques dont on pense qu’elles ont besoin de la lumière du soleil pour survivre, peuvent aussi vivre dans cette très sombre biosphère.

Image d’entête, à partir de l’étude : Cellules cyanobactériennes viables (signaux fluorescents rouges) fixées à des fragments de roche (Puente-Sánchez et col./ PNAS)

À l’origine, ces formes de vie n’étaient pas ce que les chercheurs recherchaient.

Fernando Puente-Sánchez, écologiste microbien au Centre national de biotechnologie d’Espagne, était à la recherche d’autres types de bactéries lorsqu’il a examiné des échantillons de roche prélevés dans un forage de 613 mètres de profondeur réalisé sous la ceinture pyriteuse ibérique (Iberian Pyrite Belt) dans le sud-ouest de l’Espagne.

Par chance, l’équipe a trouvé quelque chose de plus intéressant qu’elle ne l’espérait : des cyanobactéries (parfois appelées algues bleu-vert), que l’on trouve presque partout sur Terre habituellement avec au moins une petite quantité de lumière solaire. Mais dans cette cavité sombre à plus de 600 mètres sous terre, c’est l’obscurité totale.

Une analyse génétique des cyanobactéries découvertes dans ce trou a montré qu’elles étaient apparentées aux genres Calothrix, Chroococcidiopsis et Microcoleus, et que les poches dans lesquelles les formes de vie ont été trouvées étaient associées à des diminutions locales de la concentration en hydrogène.

L’équipe pense que ces cyanobactéries rocheuses utilisent donc l’hydrogène pour obtenir leur énergie en l’absence de lumière solaire et d’oxygène, en transportant des électrons d’hydrogène vers divers absorbeurs d’électrons en milieu souterrain, et en récoltant ainsi de petites quantités d’énergie du procédé.

Les systèmes de transport d’électrons impliqués ont déjà été trouvés dans d’autres types de cyanobactéries, mais les chercheurs suggèrent ici qu’ils pourraient être utilisés comme mécanisme de survie de facto, au lieu de permettre le processus de photosynthèse. Bien qu’il ne s’agisse que d’une hypothèse pour l’instant, les chercheurs disent qu’elle est en corrélation avec la capacité des cyanobactéries à survivre dans d’autres types d’environnements extrêmes, comme les déserts et les systèmes marins.

Selon les chercheurs :

Certaines cyanobactéries vivant dans les cavernes survivent pendant de longues périodes en l’absence quasi totale de lumière, où la photosynthèse n’est plus possible.

Ce mécanisme proposé repose sur des caractères qui sont conservés à travers les lignées cyanobactériennes, et pourrait donc refléter le mode de vie de l’ancêtre non photosynthétique des cyanobactéries.

S’ils ont raison, cela pourrait nous aider à mieux comprendre comment les microbes peuvent survivre dans les roches profondément enfouies sous la surface. Et pas seulement sur Terre, mais dans d’autres types de « scénarios astrobiologiques », comme Mars.

Notre description de cette niche écologique pour les cyanobactéries, jusqu’alors inconnue, ouvre la voie à des modèles sur leur origine et leur évolution, ainsi que sur leur présence potentielle dans les biosphères actuelles ou primitives d’autres corps planétaires et sur les biosphères extraterrestres existantes, primitives et putatives.

Puente-Sánchez a hâte de clarifier ces résultats, mais cela ne veut pas dire qu’il prétend que les cyanobactéries sont cachées sous la planète rouge. C’est une découverte fascinante qui nous permet de mieux comprendre comment la vie peut prospérer dans des conditions imprévues.

L’étude publiée dans PNAS : Viable cyanobacteria in the deep continental subsurface.