Les microbiologistes de Caltech ont découvert des bactéries qui se nourrissent de manganèse et utilisent le métal comme source de calories. On prévoyait que ces microbes existaient il y a plus d'un siècle, mais aucun n'avait été trouvé ou décrit jusqu'à présent.

"Ce sont les premières bactéries trouvées à utiliser le manganèse comme source de carburant, " dit Jared Leadbetter, professeur de microbiologie environnementale à Caltech qui, en collaboration avec le chercheur postdoctoral Hang Yu, décrit les résultats dans le numéro du 16 juillet de la revue La nature . "Un aspect merveilleux des microbes dans la nature est qu'ils peuvent métaboliser des matériaux apparemment improbables, comme les métaux, produisant de l'énergie utile à la cellule."

L'étude révèle également que les bactéries peuvent utiliser le manganèse pour convertir le dioxyde de carbone en biomasse, un processus appelé chimiosynthèse. Précédemment, les chercheurs connaissaient des bactéries et des champignons qui pouvaient oxyder le manganèse, ou le dépouiller d'électrons, mais ils avaient seulement supposé que des microbes encore à identifier pourraient être en mesure d'exploiter le processus pour stimuler la croissance.

Leadbetter a découvert la bactérie par hasard après avoir effectué des expériences indépendantes à l'aide d'une lumière, forme crayeuse de manganèse. Il avait laissé un bocal en verre souillé de la substance à tremper dans l'eau du robinet dans l'évier de son bureau de Caltech avant de partir pendant plusieurs mois pour travailler hors du campus. Quand il est revenu, le pot était recouvert d'un matériau sombre.

"Je pensais, « Qu'est-ce que c'est ? » explique-t-il. « J'ai commencé à me demander si des microbes longtemps recherchés pouvaient être responsables, nous avons donc systématiquement effectué des tests pour le comprendre. »

Le revêtement noir était en fait du manganèse oxydé généré par de nouvelles bactéries qui provenaient probablement de l'eau du robinet elle-même. "Il existe des preuves que les parents de ces créatures résident dans les eaux souterraines, et une partie de l'eau potable de Pasadena est pompée des aquifères locaux, " il dit.

Le manganèse est l'un des éléments les plus abondants à la surface de la terre. Les oxydes de manganèse se présentent sous la forme d'un noir, substance grumeleuse et sont de nature commune; ils ont été trouvés dans des dépôts souterrains et peuvent également se former dans les systèmes de distribution d'eau.

"Il existe toute une littérature d'ingénierie environnementale sur l'engorgement des réseaux de distribution d'eau potable par les oxydes de manganèse, " dit Leadbetter. " Mais comment et pour quelle raison un tel matériel est généré là-bas est resté une énigme. Clairement, de nombreux scientifiques ont considéré que les bactéries utilisant le manganèse pour l'énergie pourraient être responsables, mais les preuves à l'appui de cette idée n'étaient pas disponibles jusqu'à présent."

Cette découverte aide les chercheurs à mieux comprendre la géochimie des eaux souterraines. Il est connu que les bactéries peuvent dégrader les polluants dans les eaux souterraines, un processus appelé bioremédiation. En faisant cela, plusieurs organismes clés vont « réduire » l'oxyde de manganèse, ce qui signifie qu'ils lui donnent des électrons, d'une manière similaire à la façon dont les humains utilisent l'oxygène dans l'air. Les scientifiques se sont demandé d'où venait l'oxyde de manganèse en premier lieu.

"Les bactéries que nous avons découvertes peuvent le produire, ils jouissent ainsi d'un mode de vie qui sert également à fournir aux autres microbes ce dont ils ont besoin pour effectuer des réactions que nous considérons comme bénéfiques et souhaitables, " dit Leadbetter.

Les résultats de la recherche peuvent également être pertinents pour comprendre les nodules de manganèse qui parsèment une grande partie du fond marin. Ces boules métalliques rondes, qui peut être aussi gros que le pamplemousse, étaient connus des chercheurs marins dès les croisières du HMS Challenger dans les années 1870. Depuis, de tels nodules se sont avérés tapisser le fond de nombreux océans de la Terre. Dans les années récentes, les sociétés minières ont prévu de récolter et d'exploiter ces nodules, car les métaux rares s'y trouvent souvent concentrés.

Mais on comprend peu de choses sur la façon dont les nodules se forment en premier lieu. Yu et Leadbetter se demandent maintenant si des microbes similaires à ceux qu'ils ont trouvés dans l'eau douce pourraient jouer un rôle et ils prévoient d'approfondir le mystère. "Cela souligne la nécessité de mieux comprendre les nodules marins de manganèse avant qu'ils ne soient décimés par l'exploitation minière, " dit Yu.

"Cette découverte de Jared et Hang comble une lacune intellectuelle majeure dans notre compréhension des cycles élémentaires de la Terre, et ajoute aux diverses façons dont le manganèse, un métal de transition abscons mais commun, a façonné l'évolution de la vie sur notre planète, " dit Woodward Fischer, professeur de géobiologie à Caltech, qui n'a pas participé à l'étude.