Les microbes sont partout :chez les humains, ils nous protègent des bactéries nocives et nous aident à digérer les aliments; dans les sols, ils fournissent des nutriments et encouragent la croissance des plantes. Les microbes vivent même dans les sédiments sous le fond marin où ils jouent un rôle clé dans l'écosystème sous-marin.

Les scientifiques identifient et caractérisent chaque année davantage de microbes à l'aide des technologies de séquençage de l'ADN. Au fur et à mesure que chaque nouvelle espèce est séquencée, les scientifiques l'ajoutent à "l'arbre de vie microbien, " créer un recensement virtuel de ce qui s'y trouve.

Il s'avère que ce n'est pas un travail facile. Pour mettre les choses en perspective, les scientifiques ne savent même pas combien de microbes existent. Les estimations varient considérablement, allant de millions à des milliards de milliards.

Jennifer Biddle et Rosa Leon-Zayas, professeure à l'Université du Delaware, qui a terminé un travail post-doctoral à l'UD plus tôt cette année, a récemment décrit de nouveaux détails sur les microbes connus sous le nom de Parcubacteria dans un article publié dans Microbiologie environnementale .

Les Parcubactéries ont été trouvées dans des échantillons de sédiments collectés par James Cameron dans la région Challenger Deep de la fosse Mariana lors de l'expédition Deepsea Challenge. directeur de thèse de Léon-Zayas, Doug Bartlett à la Scripps Institution of Oceanography, était un scientifique en chef de l'expédition.

« D'un point de vue scientifique, Challenger Deep a été une opportunité inestimable de collecter des échantillons de la partie la plus profonde de l'océan, " dit Léon-Zayas, l'auteur principal de l'article, maintenant professeur adjoint à l'Université Willamette.

Les scientifiques ont traditionnellement appris comment fonctionnent les microbes en les cultivant et en les étudiant dans des boîtes de Pétri et des béchers. Ce n'est que lorsque le séquençage de l'ADN a avancé pour inclure la capacité de séparer et de tester les microbes présents dans les échantillons environnementaux (tels que les sols ou les sédiments) que les scientifiques ont réalisé qu'ils avaient manqué une énorme partie de bactéries maintenant appelées rayonnement phylogénique candidat (CPR).

Un groupe de microbes CPR appelés les Parcubactéries avait été observé dans les eaux souterraines et les sédiments peu profonds de quelques endroits sur terre, mais il n'avait été intensivement étudié que dans des échantillons de sédiments d'un aquifère près de Rifle, Col.

Lorsque Cameron a prélevé des échantillons de sédiments au fond de la tranchée, les scientifiques ont découvert que de nombreuses espèces différentes de Parcubactéries y vivent, trop.

"Nous voulions voir si les microbes vivant au fond de l'océan avaient le même mode de vie que les microbes vivant dans les sols de Rifle, Colorado, " dit Biddle, microbiologiste marin et professeur agrégé au College of Earth, Océan, et l'École des sciences et politiques marines de l'Environnement.

Leon-Zayas a utilisé une technique de tri pour séparer les cellules microbiennes des particules de sédiments afin que les scientifiques puissent amplifier et séquencer l'ADN du microbe. Les chercheurs ont ensuite caractérisé les génomes microbiens individuels. Sur la base des gènes présents dans le génome, des sections d'ADN qui définissent les métabolismes dont une cellule est capable, les scientifiques peuvent déduire ce que fait la bactérie.

Ce séquençage génomique a révélé que les Parcubactéries des grands fonds ont un métabolisme assez simple; mais les génomes étaient plus gros que ceux de leurs cousins ​​terrestres et avaient même quelques caractéristiques supplémentaires. En particulier, ces caractéristiques indiquent que les bactéries peuvent être capables d'effectuer une respiration anaérobie, en utilisant des choses comme le nitrate pour respirer au lieu de l'oxygène.

Les parcubactéries semblaient également avoir plus de protéines et d'enzymes associées aux environnements froids, pas surprenant puisque le fond de la fosse des Mariannes est froid et sombre.

"Il est logique que les organismes au fond de l'océan doivent être plus autosuffisants. L'environnement est extrême et il n'y a pas autant de nourriture, " dit Biddle.

Alors que la découverte ajoute une nouvelle branche à l'arbre généalogique microbien, de nombreuses questions restent sans réponse.

Selon Biddle, qui fait partie d'une équipe UD qui a récemment obtenu une subvention de la Fondation Keck pour approfondir la recherche microbienne, Le séquençage de l'ADN a révélé un nouveau domaine énorme de la microbiologie qui était inconnu il y a une décennie.

Le développement technologique rapide a été la clé de l'avancement du domaine, elle a dit, du développement de submersibles capables de transporter les scientifiques au fond de la tranchée, à de nouveaux instruments sophistiqués, comme les cytomètres en flux, qui aident les scientifiques à trier, séquencer et analyser le plus petit des organismes.

Plus les scientifiques découvrent, cependant, plus ils se rendent compte qu'il y a à apprendre.

"C'est un immense terrain de découverte en ce moment, " dit Biddle.