Le Soleil donne vie à notre planète à travers ses rayons, et pourtant certaines formes de vie fascinantes n’ont pas besoin de lumière pour vivre.
Au lieu d’utiliser la photosynthèse pour stocker de l’énergie dans leurs liaisons chimiques, certains microbes s’appuient uniquement sur l’oxydation de molécules inorganiques comme l’hydrogène pour faire l’affaire.
La chimiosynthèse, comme on l’appelle, a été spéculée comme une source potentielle d’énergie pour les microbes au 19ème siècle, mais n’a pas été confirmée jusqu’à ce que les écosystèmes entourant les évents hydrothermaux océaniques profonds soient découverts dans les années 1970.
Depuis lors, les moyens de récolter l’énergie par l’oxydation de composés inorganiques sont considérés comme rares, confinés aux habitats extrêmes.
Mais les recherches émergentes en mer suggèrent que cette stratégie de survie est en fait abondante, d’un pôle à l’autre.
En fait, alors que la lumière du soleil s’estompe dans l’obscurité, une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université Monash en Australie a trouvé des preuves que la chimiosynthèse devient le principal mode de vie des microbes marins invisibles.
“L’hydrogène et le monoxyde de carbone ont en fait” nourri “les microbes dans toutes les régions que nous avons examinées : des baies urbaines aux îles tropicales à des centaines de mètres sous la surface”, explique Chris Greening, microbiologiste à l’Université Monash.
“Certains peuvent même être trouvés sous les plates-formes de glace de l’Antarctique.”
Contrairement à la lumière du soleil, l’hydrogène moléculaire est une source d’énergie pratique qui est présente au moins en quantités infimes dans une grande variété d’écosystèmes, de l’atmosphère à la surface et même en dessous.
Dans des études précédentes, Greening et ses collègues ont montré que dans une grande partie du sol du monde, les cultures bactériennes qui peuvent consommer de l’hydrogène sont “abondantes, diverses et actives” – à bien des égards, la base de toute la chaîne alimentaire.
Maintenant, lui et certains des mêmes chercheurs ont montré que cela s’applique également à l’océan profond.
Leur étude est la première à déterminer si les bactéries en haute mer peuvent utiliser l’hydrogène comme carburant. Les résultats sont basés sur 14 échantillons d’eau de mer, prélevés dans les océans Atlantique, Indien, Pacifique et Austral.
Dans tous ces échantillons sauf un, l’équipe a détecté des microbes dotés de la machinerie génétique nécessaire à la fois à la chimiosynthèse à l’aide d’hydrogène et à la photosynthèse.
Sur la base de l’activité des microbes dans le laboratoire, les modèles suggèrent que leur taux de chimiosynthèse est suffisant pour soutenir la croissance et la survie de la communauté.
L’hydrogène, concluent les auteurs, doit être une source d’énergie importante pour les bactéries dans l’eau de mer, en particulier pour celles qui vivent dans les profondeurs les plus profondes et les plus sombres.
L’oxydation de l’hydrogène est utile lorsque la lumière du soleil n’est pas facilement disponible, mais ce n’est pas sans coût. Elle nécessite un investissement en fer dans un contexte où le fer est déjà une denrée précieuse. Cela signifie que les bactéries marines n’utilisent probablement l’hydrogène comme carburant que lorsque c’est absolument nécessaire.
À la surface de l’océan, il est probablement beaucoup plus précieux pour les microbes de compter sur la lumière du soleil. Dans l’obscurité, cependant, un interrupteur pouvait être actionné. Plus près du fond marin, le fer est plus disponible tandis que la lumière du soleil se raréfie.
Les bactéries marines qui peuvent basculer entre la chimiosynthèse et la photosynthèse auraient probablement un avantage concurrentiel majeur pour peupler tous les différents niveaux de l’habitat océanique.
C’est probablement pourquoi ces formes de vie flexibles sont encore si abondantes à ce jour.
“La première vie a probablement émergé dans des évents en haute mer utilisant l’hydrogène, et non la lumière du soleil, comme source d’énergie”, spécule Greening.
“C’est incroyable que, 3,7 milliards d’années plus tard, tant de microbes dans les océans utilisent encore ce gaz à haute énergie et nous l’avons complètement ignoré jusqu’à présent.”
L’étude a été publiée dans Nature Microbiology.
