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Intraterrestres – les microbes qui vivent sous nos pieds
Bien que nous ayons trouvé des indices d’une vie possible ou antérieure en dehors de notre planète, nous ne pensons pas à nos propres extraterrestres. Les microbes sont partout, y compris à l’intérieur de la Terre : les microbes intraterrestres.
Les microbes représentent la majorité des formes de vie dans les profondeurs de nos planètes. On les appelle la biosphère profonde. Comme vous pouvez l’imaginer, la vie y est assez rude, avec des températures élevées et une forte pression. Il n’y a pas de lumière, presque pas d’oxygène… et cela crée donc un environnement unique. Dans la plupart des écosystèmes, la source de matière organique est constituée par les plantes (le bas de la chaîne alimentaire !), donc sans lumière, la vie doit trouver un autre moyen de fabriquer de la matière organique. L’étude de la façon dont la vie peut vivre dans de tels environnements, y compris les interactions entre les roches et les microbes, permettrait non seulement de mieux comprendre les débuts de la vie sur Terre, mais aussi la vie possible sur d’autres planètes comme Mars.
Le terme technique pour désigner nos intraterrestres est chimiolithoautotrophe : cela signifie qu’ils mangent des matières inorganiques (comme le fer ou le soufre). Ceux qui nous intéressent aujourd’hui sont appelés organismes réducteurs de sulfate, ce qui signifie qu’ils “respirent” du sulfate (SO42-) plutôt que de l’oxygène. Le sulfate peut être obtenu par oxydation du sulfure (S2-) ou du soufre élémentaire (S0) (pour en savoir plus sur le cycle du sulfate, voir la figure 2).
Comment trouver de tels organismes ? Il s’avère que la chimie de la roche est la clé. Des recherches antérieures menées par Casar et ses collègues ont montré que la roche elle-même est la principale source de nourriture pour ces organismes [1]. Pensez-y : ces organismes ont besoin de nutriments, et ils utilisent des produits chimiques comme les minéraux pour se développer. Par conséquent, ce que l’on trouve dans la roche sur laquelle ils vivent déterminera le type d’organisme que l’on peut trouver. Il en va de même pour une forêt tropicale ou un désert : comme ces types de sol ne disposent pas des mêmes ressources, les organismes et l’écosystème global seront différents. Il en va de même lorsque vous creusez profondément dans la surface de la terre.
Alors comment nos intraterrestres ont-ils accès aux nutriments ? Dans une nouvelle étude, Li et ses collègues ont examiné plusieurs isotopes du soufre dans six mines d’or d’Afrique du Sud [3]. Ils ont échantillonné l’eau à une profondeur de 0,9 à 3,4 km sous la surface dans quatre mines et à une profondeur de 1,3 à 1,9 km dans les deux autres mines.
Ils ont découvert qu’à faible profondeur (moins de 3 km), les roches hôtes lixiviaient les ions sulfate (SO42- en jaune dans la figure 2), dissous dans l’eau, permettant une consommation continue de nutriments en subsurface et soutenant ainsi la communauté bactérienne. Cependant, plus près de la surface (moins de 1km), comme il y a un peu d’oxygène disponible, le sulfate est généré par l’oxydation des minéraux sulfurés (S2-), ce qui le rend directement accessible aux microbes (en bleu dans le cycle du soufre, Figure 2). À une profondeur intermédiaire (1 à 3 km), les chercheurs ont découvert que le sulfate était rendu accessible par radiolyse, un processus dans lequel les rayonnements ionisants (tels que les rayons X ou les rayons gamma, qui font partie du spectre lumineux) permettent la formation de sulfate. La radiolyse permet de produire d’autres produits chimiques nécessaires à la vie : elle fournit des sources d’hydrogène à long terme aux microbes d’autres écosystèmes de la surface profonde [4].
Ces recherches montrent clairement qu’il existe une source illimitée de sulfate, un nutriment essentiel pour ces microbes utilisateurs de sulfate, qui entretiennent la vie dans cet écosystème.
Bien qu’il reste encore beaucoup à apprendre sur ces microbes à l’intérieur de notre planète, cela nous aidera certainement à mieux comprendre la vie primitive et la vie possible en dehors de notre planète.
Autres sources :
1. Casar Caitlin P., Kruger Brittany R., Osburn Magdalena R. Rock-Hosted Subsurface Biofilms: Mineral Selectivity Drives Hotspots for Intraterrestrial Life, Frontiers in Microbiology, 2021
2. The Deep Mine Microbial Observatory: https://demmo.org/
3. Long Li, Siwen Wei, Barbara Sherwood Lollar, Boswell Wing, Thi H. Bui, Shuhei Ono, Maggie C.Y. Lau Vetter, Tullis C. Onstott, Thomas L. Kieft, Gaetan Borgonie, Borja Linage-Alvarez, Olukayode Kuloyo, Esta van Heerden. In situ oxidation of sulfide minerals supports widespread sulfate reducing bacteria in the deep subsurface of the Witwatersrand Basin (South Africa): Insights from multiple sulfur and oxygen isotopes, Earth and Planetary Science Letters, Jan 2022
4. Li-Hung LinPei-Ling WangDouglas RumbleJohanna Lippmann-PipkeErik BoiceLisa M. PrattBarbara Sherwood LollarEoin L. BrodieTerry C. HazenGary L. AndersenTodd Z. DeSantisDuane P. MoserDave Kershawand T. C. Onstott , Long-Term Sustainability of a High-Energy, Low-Diversity Crustal Biome Science, 2006 DOI: 10.1126/science.1127376
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