Même dans les environnements les plus inhospitaliers de la Terre, la vie s'est installée.

Les extrêmophiles sont les organismes les plus connus pour résister à des températures extrêmes, pH, salinité, et même un manque de nutriments. Ils ont développé des mécanismes spéciaux qui leur permettent de survivre dans leur environnement, mais aller au fond de cette résilience nécessite un questionnement ciblé et méthodique.

Au parc national de Yellowstone et dans des sites similaires, les extrêmophiles résident dans des environnements tels que les sources chaudes acides ou les sols acides thermiques. Les voici exposés, souvent par intermittence, à certains des pH naturels les plus bas sur Terre, et des températures proches du point d'ébullition de l'eau. Pour survivre dans ces conditions fluctuant rapidement, les organismes se protègent avec des membranes complexes, composé de lipides imbriqués liés à leur squelette par de fortes liaisons éther, plutôt que les liaisons ester les plus couramment trouvées chez les eucaryotes et les bactéries.

Chez Sulfolobus acidocaldarius, un archéon qui vit dans les hautes acides, environnements à haute température qui sont communs à Yellowstone, les lipides de la membrane cellulaire appelés glycérol dialkyl glycérol tétraéther (GDGT) sont liés à une molécule de type sucre rare appelée calditol. Un groupe de scientifiques a récemment publié des découvertes dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ), identifier comment le calditol est fabriqué dans la cellule et comment, Plus précisément, il est responsable de la tolérance aux acides chez ces organismes. Le travail aide les scientifiques à mieux comprendre comment la vie a évolué pour survivre dans des environnements extrêmes.

Roger invoque, le professeur Schlumberger de géobiologie au département de la Terre du MIT, Sciences de l'atmosphère et des planètes (EAPS) et l'un des auteurs de l'étude, crédits avances en biologie moléculaire, bioinformatique, et des stratégies de suppression de gènes ciblées pour permettre cette découverte.

« L'ère de la génomique a apporté une gamme de nouveaux outils pour faire avancer la recherche sur les biomarqueurs lipidiques, " Invocation dit. Paula Welander, un ancien post-doctorant EAPS au Summons Lab et maintenant professeur assistant au Département des sciences du système terrestre de l'Université de Stanford, a dirigé l'étude qui a également été menée par Zhirui Zeng et Jeremy H. Wei à Stanford, et Xiao-lei Liu, professeur adjoint de géochimie organique à l'Université de l'Oklahoma.

« Cette étude est un excellent exemple de la façon dont une approche interdisciplinaire, y compris les physiologistes microbiens et les géochimistes organiques, peut répondre aux questions en suspens concernant les biomarqueurs lipidiques, " dit Welander.

Pour identifier le rôle du calditol dans les membranes de Sulfolobus acidocaldarius, les chercheurs ont utilisé des outils de génomique comparative, suppression de gène, et l'analyse des lipides pour se concentrer sur une protéine particulière dans la classe des enzymes radicalaires S-andénosylméthionine (SAM) qui est nécessaire pour synthétiser le calditol. Lorsqu'ils ont recherché ce qui codait cette protéine dans les génomes d'archées produisant du calditol, ils n'ont trouvé que quelques gènes candidats.

Pour tester l'importance de la protéine pour la tolérance aux acides, les chercheurs ont créé des mutants, dont les gènes liés à la membrane ont été supprimés, et analysé leurs lipides. En soumettant le mutant sans calditol à des conditions très acides, les chercheurs ont pu confirmer la véritable fonction du composant calditol de la membrane. Seuls les éléments naturels, Sulfolobus producteur de calditol et la souche mutante avec le gène radical-SAM restauré, ont pu croître après une baisse significative du pH.

"Alors que Welander et ses collègues ont démontré la présence de gènes de biosynthèse des lipides radical-SAM dans les bactéries, c'est la première fois que l'on est identifié sans ambiguïté chez les archées, ", dit Summons. "Le calditol lié aux lipides membranaires dans ces organismes confère des effets protecteurs importants."

Welander ajoute :« Les chercheurs ont émis l'hypothèse depuis de nombreuses années que la production de calditol fournirait ce type d'effet protecteur, mais cela n'a pas été démontré directement. Ici, nous montrons enfin ce lien directement."

Même plus loin, le fait qu'une protéine SAM radicale soit impliquée dans la liaison du calditol aux membranes pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre la chimie et l'évolution des lipides membranaires d'une grande variété d'environnements à travers la planète.

Summons dit que le résultat parle de "la présence possible d'une variété d'autres chimies radicales pour modifier les lipides membranaires une fois qu'ils ont été synthétisés".

"À son tour, cela pourrait nous aider à mieux comprendre la biosynthèse d'autres lipides spécifiques aux archées et nous aider à écrire l'histoire de l'évolution de ces membranes remarquablement distinctives, " il dit.