Par Kevin Beck | Mise à jour le 24 mars 2022
Tous les organismes vivants dépendent de l’ATP (adénosine triphosphate) pour alimenter les processus métaboliques, synthétiques et reproducteurs. La plupart utilisent le glucose comme nutriment facilement cassable, mais dans les environnements extrêmes où la lumière est absente, la vie a développé des stratégies alternatives.
Dans les écosystèmes bien éclairés, les autotrophes photosynthétiques captent la lumière du soleil pour convertir le CO₂ en glucides, tandis que les hétérotrophes obtiennent de l'énergie en consommant de la matière organique. À l'opposé du spectre, les organismes chimiotrophes exploitent l'énergie libérée par les réactions chimiques pour fixer le CO₂ en composés organiques.
Les autotrophes synthétisent leur propre nourriture à partir de carbone inorganique (généralement du CO₂) et d'une source d'énergie. Ce groupe comprend les plantes, les algues, le phytoplancton et de nombreuses bactéries et archées. Ils jouent un rôle central dans les cycles biogéochimiques mondiaux.
La chimiosynthèse est la médiation microbienne de réactions chimiques inorganiques qui libèrent de l'énergie. Contrairement à la photosynthèse, elle ne dépend pas de la lumière. La source de carbone reste le CO₂, tandis que le substrat inorganique oxydable peut être du sulfure d'hydrogène (H₂S), de l'hydrogène gazeux (H₂) ou de l'ammoniac (NH₃), selon l'environnement.
La réaction classique pour les bactéries oxydant le soufre est :
CO₂ + O₂ + 4H₂S → CH₂O + 4S + 3H₂O
Ici, les glucides (CH₂O) produits servent de réserve d'énergie à l'organisme, tandis que le soufre élémentaire et l'eau sont des sous-produits.
Les cheminées hydrothermales – des fissures du fond marin qui émettent des fluides surchauffés et chimiquement riches – créent des niches où prospèrent les communautés chimiosynthétiques. Les températures varient de 5°C à 100°C (41°F à 212°F), un environnement rude mais énergétiquement favorable pour les enzymes spécialisées.
De nombreux habitants des évents ne sont pas des « bactéries » au sens strict mais des archées, une branche distincte des procaryotes. Un exemple notable est Methanopyrus kandleri , qui prospère dans des températures et une salinité élevées, extrayant l'énergie de H₂ et produisant du méthane (CH₄).
Ces organismes illustrent comment la vie peut exploiter la chimie inorganique pour maintenir des écosystèmes indépendants de la lumière du soleil, formant ainsi la base des réseaux alimentaires des grands fonds.