Les microbes trouvés à travers des couches distinctes dans le lac Mono en Californie peuvent survivre en utilisant une variété de glucides pour l'énergie, selon une étude récente.

De nouvelles recherches présentées le mois dernier lors de la réunion d'automne 2019 de l'American Geophysical Union à San Francisco ont décrit des bactéries qui se développent dans le lac inhospitalier dans diverses conditions nutritives. Les chercheurs prédisent que ces bactéries, qui expriment plus de gènes d'utilisation des glucides que leurs concurrents, réussir en étant capable de s'adapter à l'utilisation des sources d'énergie disponibles. La recherche aide les scientifiques à comprendre comment les bactéries survivent dans des environnements extrêmes ainsi que comment les communautés bactériennes se déplacent à la suite de changements dans les niveaux de nutriments.

Mono Lake est un lac salé de soude situé à l'extrémité est de la Sierra Nevada, à quelques miles à l'extérieur du parc national de Yosemite. Par rapport à l'océan, l'eau du lac a plus de deux fois plus de sel, est 50 fois plus basique, et contient 600 fois plus d'arsenic. Pourtant, la vie parvient toujours à prospérer dans ces conditions inhospitalières :algues, les crevettes de saumure, et les mouches alcalines appellent toutes ce lac leur maison. En outre, il y a des communautés microbiennes cachées dans les profondeurs de l'eau.

Des conditions environnementales encore plus étranges sont apparues ces dernières années en raison de fortes chutes de neige et d'un important afflux d'eau douce dans le lac Mono. Parce que l'eau du lac est si salée, l'eau douce forme une couche distincte sur le dessus.

"C'est comme l'huile et l'eau, " a déclaré John Tracey, un chercheur diplômé de l'Université de Princeton qui a présenté le travail. Ce phénomène, où des couches d'eau distinctes se forment dans les lacs, est connu sous le nom de méromixie. Jusqu'à maintenant, les chercheurs ne savent pas comment la méromixie affecte les communautés microbiennes du lac Mono.

"L'oxygène de l'atmosphère ne peut pas être brassé dans le lac par le vent, " dit Tracey. " La surface est oxygénée mais au fond du lac, pour autant que notre capteur nous le dise, il n'y a pas d'oxygène. » Il existe également des différences dans les niveaux d'autres nutriments dissous.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont voulu explorer les différents types de microbes peuplant ces différentes couches du lac Mono. Ils ont collecté des échantillons d'eau à différentes profondeurs et extrait l'ADN de tout ce qui flottait dans chaque échantillon. Ils ont ensuite utilisé le séquençage de l'ADN de nouvelle génération et des algorithmes informatiques pour assembler les génomes des bactéries présentes dans le lac afin d'obtenir "à la fois qui est là et quels métabolismes ils font, " a dit Tracey.

Les chercheurs ont également analysé des échantillons de différentes années pour déterminer si les communautés microbiennes avaient changé avant et après la méromixie.

Ils ont identifié différents "poubelles, " groupes de bactéries apparentées pouvant correspondre à une seule espèce microbienne - les chercheurs ne peuvent pas encore différencier si un bac correspond à une espèce ou à plusieurs espèces hautement apparentées. Mais même sans pouvoir identifier les bactéries par espèce, ils ont trouvé quelque chose de surprenant.

"L'une des premières choses qui s'est démarquée est cette commande, Nitriliruptorales, on le trouve à toutes les profondeurs et à toutes les époques en très grande abondance, " a déclaré Tracey. L'ordre Nitriliruptorales a été décrit pour la première fois en 2009 à partir de souches bactériennes isolées de lacs de soude et de sols de soude. Les chercheurs ont identifié neuf bacs Nitriliruptorales et ont trouvé un groupe qui dominait tous les autres. Ces microbes ont prospéré à toutes les profondeurs, même lorsque le lac Mono avait des couches d'eau distinctes avec différents niveaux d'oxygène et d'autres nutriments.

Les chercheurs ont examiné de plus près les gènes exprimés par les différents groupes microbiens et ont découvert que le groupe dominant avait plus de gènes pour digérer les glucides que les autres groupes. Ils soupçonnent que ces bactéries dominantes sont capables d'utiliser plus de types de glucides que leurs concurrents et sont flexibles face à différentes conditions nutritionnelles, ce qui pourrait les aider à prospérer dans les conditions difficiles du lac.

Ce travail s'ajoute à ce que l'on sait du lac Mono, a déclaré Maggie C.Y. Lau, un microbiologiste de l'Institut des sciences et de l'ingénierie des fonds marins de l'Académie chinoise des sciences qui n'a pas participé à la recherche. Il y a encore plus à tirer des données de séquençage, elle a ajouté.

"Avoir des données métagénomiques couplées à des données géochimiques va vraiment nous aider à comprendre l'ensemble de l'écosystème, " elle a dit.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.