Robinson Ridge dans les îles Windmill, l'Antarctique oriental. C'est sur ce site que les chercheurs de l'UNSW ont découvert pour la première fois des bactéries mangeuses d'air. Crédit :Belinda Ferrari
Des chercheurs de l'UNSW ont découvert que leur précédente découverte de bactéries vivant dans l'air en Antarctique est probablement un processus qui se produit à l'échelle mondiale, soutenant davantage l'existence potentielle de la vie microbienne sur les planètes extraterrestres.
Dans leur premier suivi d'une étude très médiatisée de 2017 qui a montré que les microbes de l'Antarctique ont une capacité unique à vivre essentiellement dans l'air, des chercheurs de l'UNSW Sydney ont maintenant découvert que ce processus se produit dans les sols des trois pôles du monde.
Spécifiquement, les chercheurs ont découvert que les gènes cibles responsables du phénomène de chimiosynthèse atmosphérique qu'ils ont découvert sont abondants et largement distribués dans les sols polaires de l'Antarctique, Plateau arctique et tibétain dans l'Hindu Kush-Himalaya.
La nouvelle recherche a été publiée dans la revue Frontiers ce mois-ci et était une collaboration entre UNSW, la Division antarctique australienne et l'Institut chinois de recherche sur le plateau tibétain.
L'auteur principal de l'étude, la professeure agrégée Belinda Ferrari, de l'UNSW Science, ont déclaré que vivre dans l'air était un moyen si minimaliste de survivre que leurs découvertes ont permis à la vie microbienne d'exister davantage sur d'autres planètes.
« C'est ce que le Mars 2020 Perseverance Rover de la NASA vise à faire :rechercher des signes d'une ancienne vie microbienne dans des échantillons de carottes de roche et de sol martiens. " a déclaré le professeur Ferrari.
"Une future mission ramènera les échantillons sur Terre et les scientifiques de la NASA analyseront le sol de la même manière que nous, pour essayer de voir s'il y a des indicateurs de vie."
Le professeur Ferrari a déclaré que les découvertes des chercheurs signifiaient que les microbes qui utilisent des gaz traces comme source d'énergie et de carbone pour se développer, contrairement à la photosynthèse qui utilise la lumière, n'était pas un processus isolé en Antarctique.
"Il y a des écosystèmes entiers qui s'appuient probablement sur ce nouveau processus de fixation du carbone microbien où les microbes utilisent l'énergie obtenue en respirant l'hydrogène gazeux atmosphérique pour transformer le dioxyde de carbone de l'atmosphère en carbone - afin de se développer, " elle a dit.
"Nous pensons que ce processus se produit simultanément avec la photosynthèse lorsque les conditions changent, comme pendant l'hiver polaire quand il n'y a pas de lumière, mais nous visons à confirmer cette hypothèse dans la prochaine étape de notre recherche. Donc, bien que davantage de travail soit nécessaire pour confirmer que cette activité se produit à l'échelle mondiale, le fait que nous ayons détecté les gènes cibles dans les sols des trois pôles signifie que ce nouveau processus se produit probablement dans les déserts froids du monde entier, mais a simplement été négligé jusqu'à présent."
Les chercheurs de l'UNSW, Belinda Ferrari et Eden Zhang, collectent des échantillons de sol sur la péninsule Mitchell en Antarctique. Crédit :Catherine King
Antarctique, Sols de l'Arctique et du plateau tibétain analysés
Les chercheurs ont analysé 122 échantillons de sol provenant de 14 sites désertiques terrestres froids à travers l'Antarctique (îles Windmill et Vestfold Hills), le haut Arctique et le plateau tibétain, qu'ils ont collecté entre 2005 et 2019.
L'auteur principal de l'étude, Doctorat UNSW la candidate Angélique Ray, a déclaré que l'une des grandes questions de l'équipe à la fin de leur étude précédente était de savoir si ce nouveau processus de chimiosynthèse atmosphérique, également connu sous le nom de fixation du carbone ou de puits de carbone, se produisait de la même manière dans d'autres endroits du monde.
"Donc, cette fois, nous avons fait une étude mondiale. Nous avons collecté la couche supérieure de 10 centimètres de sol de divers sites aux trois pôles, qui est la profondeur où se trouvent la plupart des organismes que nous étudions, " elle a dit.
"Le sol à ces endroits est complètement gelé pendant la majeure partie de l'année - et il n'y a pas beaucoup de sol car il s'agit principalement de roche."
Les chercheurs ont extrait l'ADN des échantillons de sol, puis ont séquencé l'ADN pour détecter les gènes cibles responsables du processus de fixation du carbone.
Mme Ray a déclaré que les scientifiques avaient également effectué des analyses environnementales de chaque emplacement pour évaluer les conditions dans lesquelles vivaient les microbes.
"En regardant les paramètres environnementaux dans le sol, c'est comme ça que nous avons su qu'il y avait du bas carbone, faible humidité et autres facteurs en jeu, " elle a dit.
"Donc, nous avons corrélé les gènes cibles du processus de fixation du carbone avec les différents sites et avons découvert que les emplacements les plus secs et pauvres en nutriments (carbone et azote) avaient un plus grand potentiel pour soutenir ce processus, qui avait du sens."
Des découvertes pour changer la réflexion sur la fixation du carbone
Le professeur Ferrari a déclaré que les découvertes des chercheurs changeraient la façon dont les scientifiques considéraient les limitations nécessaires à l'existence de la vie, ainsi que la façon dont la microbiologie a été enseignée.
Des chercheurs de l'UNSW Sydney et de la Division antarctique australienne se rendent sur un site de la péninsule de Browning pour collecter des échantillons de sol. Sur la photo, Mark Raymond, Daniel Wilkins et Catherine King. Crédit :Belinda Ferrari
"En enquêtant sur des endroits en dehors de l'Antarctique, nous pouvons déterminer l'importance de la contribution de cette nouvelle forme de chimiotrophie au bilan carbone global, " elle a dit.
"Avant de découvrir ce nouveau procédé de puits de carbone, les deux principales formes chimiotrophes connues étaient la photosynthèse et la chimiotrophie géothermique - cette dernière est l'endroit où les bactéries exploitent des composés inorganiques comme le sulfure d'hydrogène pour fixer le carbone. Mais maintenant, nous avons découvert que les gènes impliqués dans ce processus sont abondants dans les déserts froids, bien que nous n'ayons pas encore étudié les déserts chauds, notre découverte indique probablement que la chimiosynthèse atmosphérique contribue au bilan mondial du carbone."
Le professeur Ferrari a déclaré qu'il était probable que les bactéries qui ne survivaient que dans l'air étaient devenues des acteurs clés dans les environnements dans lesquels elles vivaient.
« Beaucoup de ces écosystèmes sont assez secs et pauvres en nutriments. ces emplacements sont majoritairement dominés par les bactéries, " elle a dit.
"En particulier sur les sites d'origine de l'Antarctique oriental que nous avons étudiés, il n'y a pas grand-chose d'autre à part quelques mousses et lichens (champignons). Parce que ces bactéries se sont adaptées pour survivre et ont la capacité d'utiliser des traces de gaz pour vivre, leur environnement les a sélectionnés pour devenir des contributeurs importants à leurs écosystèmes."
Le professeur Ferrari a déclaré que les chercheurs attendaient avec impatience de faire de nouvelles découvertes dans la fixation du carbone.
« Dans le cadre de la prochaine phase, nous visons à isoler l'une de ces nouvelles bactéries en laboratoire pour obtenir une culture pure, " elle a dit.
"C'est difficile car les bactéries sont habituées à se développer sur très peu et une plaque de gélose est différente de leur environnement naturel. Espérons alors, nous pouvons parfaitement comprendre les conditions dont ces bactéries ont besoin pour mener à bien ce processus unique de vie dans l'air."
