La vie telle que nous la connaissons a besoin d'eau pour prospérer. Toutefois, nous voyons la vie persister dans les environnements les plus secs de la Terre. Mais à quel point est-il trop sec ? À quel point un environnement est-il trop extrême pour même des micro-organismes, la plus petite et souvent la plus résistante des formes de vie, survivre? Ces questions sont importantes pour les scientifiques à la recherche de la vie au-delà de la Terre, y compris sur la planète Mars. Pour aider à répondre à cette question, une équipe de recherche du centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie s'est rendue dans l'endroit le plus sec de la planète :le désert d'Atacama au Chili, une bande de terre de 1000 kilomètres sur la côte ouest de l'Amérique du Sud.

Le désert d'Atacama est l'un des environnements terrestres qui se rapproche le plus de la surface martienne desséchée. Mais l'Atacama n'est pas uniformément sec. Lorsque vous voyagez de l'extrémité sud relativement moins sèche du désert au centre du Chili à son centre extrêmement sec au nord du Chili, les précipitations annuelles passent de quelques millimètres de pluie par an à seulement quelques millimètres de pluie par décennie.

Cet environnement non uniformément sec offre une opportunité de rechercher la vie à des niveaux de précipitations décroissants. En déterminant la quantité d'eau dont un environnement a besoin pour être habitable, c'est-à-dire être capable de supporter des formes de vie, l'équipe de recherche a pu déterminer qu'il existe une limite sèche d'habitabilité.

"Sur Terre, nous trouvons des preuves de la vie microbienne partout, " dit Mary Beth Wilhelm, astrobiologiste à Ames et auteur principal de la nouvelle étude publiée dans la revue Astrobiologie ce mois-ci. "Toutefois, dans des environnements extrêmes, il est important de savoir si un microbe est en sommeil et survit à peine, ou vraiment bien vivants."

Les biologistes définissent quelque chose comme vivant s'il est capable de croître et de se reproduire. Si les microbes survivent simplement ou remplissent quelques fonctions de base, ils mourront en une génération sans transmettre aucune information génétique. En cherchant le potentiel de la vie sur Mars, les scientifiques ont besoin de voir cette reproduction avoir lieu, ce qui conduit à la croissance de la population et au changement génétique d'une génération à l'autre.

"En apprenant si et comment les microbes restent en vie dans les régions extrêmement sèches de la Terre, nous espérons mieux comprendre si Mars avait autrefois une vie microbienne et si elle aurait pu survivre jusqu'à aujourd'hui, " dit Guillaume.

Un signe de stress est un signe de vie

Les scientifiques disposent de quelques outils pour déterminer si un échantillon grandit ou simplement survit. Un signe important est le stress. Vivre assez longtemps pour grandir et s'adapter dans des déserts extrêmes comme l'Atacama - ou potentiellement sur Mars - n'est pas une tâche facile. Si la vie grandit vraiment dans cet environnement extrêmement sec, ça va être stressé, tandis que la vie dormante simplement survivre ne le fera pas. Parce que la vie dormante n'est même pas capable d'essayer de grandir ou de se reproduire, il n'y a pas de marqueurs de stress, comme des changements dans la structure de certaines molécules cellulaires. Les astrobiologistes peuvent rechercher des signes révélateurs de ce stress pour rechercher des preuves de croissance dans les sols desséchés.

L'équipe scientifique a collecté des échantillons de sol de tout le désert d'Atacama et les a ramenés dans leur laboratoire d'Ames. Là, ils ont effectué des tests pour identifier les marqueurs de stress dans les échantillons en examinant les caractéristiques communes à tous les organismes vivants connus.

Un marqueur de stress peut être trouvé dans les lipides, molécules qui constituent la surface externe d'une cellule microbienne vivante, connu sous le nom de sa membrane. Lorsque les cellules sont exposées à des conditions stressantes, leurs lipides changent de structure, devenir plus rigide.

Les scientifiques ont trouvé ce marqueur dans des parties moins sèches de l'Atacama, mais il manquait mystérieusement aux régions les plus sèches, où les microbes devraient être plus stressés. Sur la base de ces résultats et d'autres, l'équipe pense qu'il existe une ligne de transition entre l'endroit où des quantités infimes d'eau sont encore suffisantes pour que la vie se développe et l'endroit où l'environnement est si sec que les micro-organismes survivent simplement sans croissance dans le sol de surface de l'Atacama.

Rencontrer les restes de la vie

Les scientifiques peuvent dire depuis combien de temps les cellules sont mortes en étudiant un type de molécule appelée acides aminés, les éléments constitutifs des protéines. Les structures de ces acides aminés prennent deux formes, chacun un reflet miroir de l'autre, comme une paire de mains. En réalité, cette « maniabilité » est le terme que les scientifiques utilisent pour décrire ces structures.

Toute vie sur Terre est construite avec des molécules d'acides aminés "gauchers". Cependant, quand une cellule meurt, certains de ses acides aminés se transforment à une vitesse connue en une structure réfléchissante "droitière", finalement s'équilibrer dans un ratio de 50-50 sur de nombreuses années.

En regardant ce rapport dans les sols d'Atacama les plus secs, les scientifiques y ont trouvé des microbes morts depuis au moins 10 ans, 000 ans. Trouver même des restes de vie aussi anciens est extrêmement rare, et surprenant pour un échantillon situé à la surface de la Terre.

Se préparer pour Mars

Mars est 1, 000 fois plus sec que même les parties les plus sèches de l'Atacama, ce qui rend moins probable que la vie microbienne telle que nous la connaissons existe à la surface de la planète, même avec un certain accès à l'eau. Cependant, même dans les zones les plus sèches du désert chilien, les vestiges de la vie microbienne passée des temps plus humides de l'histoire de l'Atacama étaient clairement présents et bien conservés pendant des milliers d'années. Cela signifie que parce que les scientifiques savent que Mars était plus humide, planète plus vibrante dans son passé, les traces de cette vie ancienne pourraient être encore intactes.

"Avant d'aller sur Mars, nous pouvons utiliser l'Atacama comme un laboratoire naturel et, sur la base de nos résultats, adapter nos attentes à ce que nous pourrions trouver une fois sur place, " a déclaré Wilhelm. " Sachant que la surface de Mars aujourd'hui est peut-être trop sèche pour que la vie se développe, mais que les traces de microbes peuvent durer des milliers d'années nous aide à concevoir de meilleurs instruments non seulement pour rechercher la vie sur et sous la surface de la planète, mais pour essayer de percer les secrets de son passé lointain."