Étudier des environnements similaires à Mars, et leurs écosystèmes microbiens, pourrait aider à préparer les biologistes à identifier des traces de vie dans l'espace.

Dans certaines des régions les plus reculées de notre planète, les scientifiques examinent comment la vie peut persister sous la forme de minuscules microbes qui habitent une niche qui serait fatale à la grande majorité des organismes sur Terre.

Vivre de substances toxiques comme l'arsenic, ou dans des zones sans oxygène, ces microbes robustes métabolisent les aliments et les nutriments de manière complètement différente de la plupart des plantes, les animaux et les humains. Certains bougent et métabolisent si lentement, par exemple, que jusqu'à récemment, les scientifiques ne les considéraient même pas comme vivants.

Les environnements difficiles où ils vivent sont similaires aux conditions trouvées sur Mars et d'autres planètes, et en approfondissant notre compréhension du fonctionnement de ces communautés microbiennes, les géobiologistes de l'espace seront mieux équipés pour identifier les signes de vie extraterrestre.

Le Dr Amedea Perfumo du Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences dirige le projet BIOFROST financé par l'UE, qui étudie comment les organismes survivent dans la biosphère profonde du pergélisol terrestre, où les températures sont inférieures à zéro et il y a un manque d'oxygène.

«Ces conditions anoxiques et gelées sont extrêmement pertinentes pour l'exploration spatiale. C'est un analogue pour Mars, ' elle a dit. "Il s'agit de trouver quelles sont les limites de la vie sur Terre dans les conditions les plus similaires à celles de l'espace et de voir si nous pouvons avoir une meilleure interprétation de ce qui pourrait sortir d'une mission spatiale."

BIOFROST s'est concentré sur la création d'un pipeline analytique dit sur filtre, où des informations sur les bactéries vivantes, comme combien il y en a de quel type, à quel point ils sont actifs et comment ils interagissent les uns avec les autres sont extraits des sédiments du pergélisol et collectés sur un filtre spécial recouvert d'or-platine.

« Je suis soutenu par certaines des techniques les plus avancées, qui incluent NanoSIMS et nano-spectroscopie, et j'espère, en particulier, fournir des preuves scientifiques du fonctionnement de base d'une cellule dans des conditions aussi extrêmes et de son impact sur le fonctionnement de l'écosystème du pergélisol, ' a déclaré le Dr Perfumo.

Adaptations

Les micro-organismes du pergélisol étudiés par le Dr Perfumo ont développé des adaptations uniques à leur congélation, zones sans oxygène. Leur métabolisme est si lent, par exemple, que ce n'est que récemment que la technologie est devenue suffisamment sophistiquée pour détecter que les organismes sont même vivants.

L'adaptation écologique peut avoir un coût, toutefois. Parce qu'ils ont évolué pour s'adapter parfaitement à leur créneau, tout type de changement de température peut causer des problèmes aux organismes. Dans les expériences précédentes, Le Dr Perfumo a découvert que lorsque la chaleur était augmentée de seulement 5 degrés Celsius, la bactérie est morte.

Cela montre une très faible tolérance au changement des conditions environnementales, contrairement à beaucoup d'autres types de bactéries. Les différentes espèces de bactéries que l'on a tendance à trouver à température ambiante, par exemple, doivent être capables de survivre à des conditions météorologiques fluctuantes, alors que les bactéries du pergélisol profond sont généralement assurées de vivre à un niveau constant, bien que très froid, températures.

Arsenic

Haut dans les lacs andins de l'Argentine, les chercheurs explorent un autre organisme dit extrêmophile - des bactéries qui survivent dans des concentrations élevées d'arsenic. L'Organisation mondiale de la santé recommande que l'eau potable ne contienne pas plus de 10 microgrammes d'arsenic par litre, mais ces lacs contiennent quatre ou cinq ordres de grandeur de plus.

Les conditions imitent en fait la vie sur la Terre préhistorique. 'Quand tu es là, c'est comme si vous étiez sur Terre il y a 3 500 millions d'années, ' dit le Dr Maria Sancho-Tomas de l'Institut de Physique du Globe de Paris, La France, qui dirige le projet ASLIFE pour enquêter sur la bactérie. 'C'est incroyable. Si vous regardez le paysage, c'est comme Mars.

Sur la Terre préhistorique, les organismes ont dû développer des stratégies pour combattre ou s'adapter à l'arsenic. Des microbes comme ceux étudiés par le Dr Sancho-Tomas utilisaient l'arsenic dans leurs systèmes métaboliques, convertir le minéral en énergie, dans un processus qui n'est pas sans rappeler la façon dont les humains décomposent les aliments.

Les chercheurs d'ASLIFE analysent des carottes de terre en forant un trou dans le sol et en extrayant un cylindre de matériau à rapporter au laboratoire pour une analyse plus approfondie. Selon le Dr Sancho-Tomas, les parties des sédiments des lacs qui contiennent de l'arsenic sont clairement visibles - elles sont violettes, car l'arsenic interagit avec le soufre.

L'équipe prélève également des raclures de stromatolites, d'anciennes structures organiques qui peuvent avoir des milliards d'années et sont créées par des micro-organismes. Les échantillons sont ensuite acheminés vers les installations synchrotron de l'usine SOLEIL près de Paris, La France, pour mieux comprendre le fonctionnement interne de ces organismes.

L'idée est d'établir si certains variants de l'arsenic – ou isotopes – pourraient être utilisés comme biosignatures – indicateurs chimiques que la vie est, ou était, présent. Si c'est le cas, les scientifiques de l'espace pourraient rechercher les mêmes signatures sur d'autres planètes et en déduire que la vie y existait, même si les micro-organismes eux-mêmes restent insaisissables.

Dans le processus, les chercheurs imaginent également de nouvelles façons de transporter et d'examiner ces microbes, dont les échantillons peuvent se détériorer en raison de facteurs tels que les changements de température et de pression. Les astrobiologistes pourront utiliser ces méthodes pour s'assurer que tous les échantillons extraterrestres trouvés seront ramenés sur Terre sains et saufs.

Plus proche de la maison

Cependant, en savoir plus sur les extrêmophiles a aussi des applications pratiques plus près de chez soi. Le Dr Perfumo travaille sur l'adaptation d'enzymes et de molécules aux surfaces glissantes, appelés biosurfactants, de ces bactéries friandes de froid pour abaisser les températures nécessaires à de nombreuses activités commerciales et industrielles, ce qui sera bénéfique pour l'environnement.

La Dre Sancho-Tomas et ses collègues dressent une carte à haute résolution de la répartition des bactéries aimant l'arsenic dans les Andes. Ces informations pourraient ensuite être utilisées pour déterminer les zones contaminées par l'arsenic dans le monde, par exemple au Vietnam et en Inde.

Quoi de plus, les bactéries qu'ils examinent pourraient éventuellement être utilisées comme bioremédiateurs, c'est-à-dire micro-organismes naturels qui éliminent les polluants environnementaux d'un site. Une analyse génétique plus approfondie des bactéries consommatrices d'arsenic sera nécessaire avant que les enzymes pertinentes puissent être identifiées pour cela.