Trois nouvelles études menées par des scientifiques de la faculté de médecine de l'Université du Maryland (UMSOM) ont identifié des facteurs clés qui aident les microbes à survivre dans des environnements difficiles.

Les résultats, qui ont des implications pour la biotechnologie et la compréhension de la vie dans des conditions extrêmes, étaient dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ), Astrobiologie , et le Revue internationale d'astrobiologie .

"Nos travaux capitalisent sur l'abondance des données génomiques et transcriptomiques. Les données génomiques représentent des feuilles de route, et génétique, biochimie, et la microbiologie sont les vecteurs d'exploration et d'élargissement des connaissances, " a déclaré l'auteur principal des études, Shiladitya DasSarma, professeur à l'Institut des technologies marines et environnementales du département de microbiologie et d'immunologie de l'UMSOM "En utilisant cette approche interdisciplinaire dans notre série d'articles récents, nous avons mieux défini les limites de la vie et les mécanismes que ces microbes rustiques et leurs protéines utilisent pour survivre et fonctionner dans le froid, salé, et environnements limités en eau, telles qu'elles existent sur Mars. Nos études ont également des applications en biotechnologie verte ici sur Terre. »

Le récent PNAS l'article s'appuie sur une analyse précédente du professeur DasSarma et de plusieurs collègues, qui a identifié des protéines clés dans des microbes trouvés dans des environnements extrêmement salés. Ils ont examiné la composition en acides aminés de plusieurs protéines du microbe. Les surfaces des protéines sont surchargées négativement par rapport à tous les autres organismes. Ces protéines utilisent les charges négatives pour lier étroitement les molécules d'eau afin de rester en solution et de lutter contre les effets des niveaux élevés de sel et de sécheresse. Ils se sont concentrés sur un microbe appelé H. lacusprofundi (Hla), du lac profond, un lac très salé en Antarctique.

Ils voulaient découvrir comment les protéines du microbe fonctionnent dans les deux extrêmes de très salé, environnements très froids. Ils ont découvert que certains acides aminés étaient plus répandus dans le microbe. Ils se sont concentrés sur une enzyme, bêta-galactosidase. Ils ont découvert des différences clés entre les versions de l'enzyme dans Hla et les versions dans les microbes qui vivent dans des environnements tempérés.

Une autre étude, publié aujourd'hui dans la revue Astrobiologie , élargit l'étude, en examinant le rôle des enzymes dans la capacité du microbe à survivre en présence de sels toxiques. Cette recherche a des implications pour la décontamination des environnements toxiques, ainsi que la vie sur d'autres planètes comme Mars, où ces sels toxiques, en particulier un appelé perchlorate de magnésium, ont été identifiés en surface.

La troisième étude, publié le mois dernier dans le Revue internationale d'astrobiologie , ont montré que Hla et d'autres microbes tout aussi robustes peuvent survivre à des voyages dans la stratosphère, à plusieurs kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, où les conditions sont similaires à celles de Mars. La stratosphère est extrêmement froide, a peu d'oxygène et a des niveaux élevés de rayonnement ultraviolet nocif.

Ces études ont également le potentiel d'être utiles pour la biotechnologie. L'approche de l'étude PNAS pourrait être utilisée pour concevoir des enzymes utiles qui fonctionnent à des températures plus basses. Par exemple, la bêta-galactosidase modifiée peut être utilisée pour fabriquer du lait sans lactose à basse température, et d'autres enzymes peuvent être adaptées à d'autres procédés industriels "verts" à des températures réduites, réduisant ainsi la quantité d'énergie requise dans le processus de fabrication. Le perchlorate est utilisé dans le carburant des fusées et les feux d'artifice et est un contaminant toxique courant dans certaines eaux souterraines. Les travaux en astrobiologie pourraient conduire à une méthode pour son élimination.