Des chercheurs de l'ETH ont analysé des cellules bactériennes marines individuelles pour montrer que les processus métaboliques à l'intérieur déterminent la quantité de gaz qu'elles libèrent, qui est impliqué dans la formation des nuages.

Les météorologues savent depuis près de 50 ans que le battement proverbial des ailes d'un papillon peut déclencher un ouragan dans un endroit complètement différent. Le théoricien du chaos Edward Norton Lorenz a inventé le terme « effet papillon » en 1972 pour décrire la compréhension que des changements minimes dans les conditions initiales peuvent avoir un effet important sur le développement ultérieur des systèmes dynamiques.

Les océans sont les poumons de la terre

Mais maintenant, les résultats du groupe de recherche dirigé par Roman Stocker de l'Institut d'ingénierie environnementale de l'ETH Zurich suggèrent qu'à l'avenir, les météorologues devront faire attention non seulement aux papillons mais aussi, et par dessus tout, aux bactéries vivant dans les océans. « Nous avons montré les circonstances dans lesquelles ces bactéries libèrent un gaz qui joue un rôle central dans la formation des nuages, " dit Stocker.

Dans leur travail, qui vient de paraître dans la revue Communication Nature , les chercheurs ont étudié les micro-organismes qui se nourrissent des produits métaboliques du phytoplancton marin. Ce terme englobe une grande variété d'algues microscopiques qui, ensemble, effectuent plus de photosynthèse que toutes les plantes. Cela signifie que les vrais poumons de la terre ne sont pas les forêts, mais les océans :environ la moitié de l'oxygène de l'atmosphère terrestre y est produit. Chaque année, le phytoplancton produit également plus d'un milliard de tonnes d'une substance appelée diméthylsulfoniopropionate, ou DMSP pour faire court.

Odeur de la mer

« Le DMSP satisfait 95 % de la demande en soufre des bactéries marines et 15 % de la demande en carbone bactérien, " dit Cherry Gao, auteur principal de l'étude et doctorant dans le groupe Stocker. Pour convertir le DMSP en biomasse, les bactéries ont deux voies métaboliques différentes :si elles la déméthylent, ils utilisent à la fois le soufre et le carbone; si, cependant, ils le clivent en plusieurs petites molécules, ils n'utilisent que le carbone, tandis que le soufre s'échappe dans l'atmosphère sous forme de sulfure de diméthyle (DMS). "Le DMS est responsable de l'odeur typique de la mer, " dit Stocker. De plus, Le DMS joue un rôle central dans la formation des nuages ​​en tant que source de noyaux de condensation des nuages ​​autour desquels la vapeur d'eau peut se condenser.

Jusqu'à maintenant, les scientifiques ne comprenaient pas ce qui poussait les bactéries à opter pour l'une ou l'autre voie métabolique. L'équipe de recherche de Stocker a génétiquement modifié une bactérie marine de l'espèce Ruegeria pomeroyi afin qu'elle soit fluorescente de différentes couleurs selon le processus biochimique utilisé pour transformer le DMSP. Cela a permis aux chercheurs de montrer qu'à de faibles concentrations de DMSP, les bactéries reposent principalement sur la déméthylation, tandis qu'à des concentrations élevées de quelques micromoles par litre, le processus de clivage domine.

Regarder de plus près

La concentration moyenne de DMSP dans l'eau de mer n'est que de quelques nanomoles par litre. Dans ces circonstances, la voie métabolique du clivage est d'importance négligeable; les bactéries utilisent le soufre pour leur croissance et la formation de nuages ​​n'a pas lieu. "Mais la moyenne, c'est-à-dire la concentration de DMSP trouvée dans un grand seau simplement immergé dans la mer selon la méthode de mesure conventionnelle, ne dit que la moitié de l'histoire, " Stocker dit :" L'autre moitié ne se révèle qu'en y regardant de plus près. "

Parce que partout où le phytoplancton fleurit, Les concentrations de DMSP peuvent être des milliers de fois plus élevées. Il semble que les bactéries marines se soient adaptées à cette répartition inégale du DMSP dans l'eau de mer. Si elles poussent à proximité directe des algues microscopiques, ils commencent à cliver le DMSP. « Donc, l'étendue de la formation des nuages ​​​​peut en fin de compte également dépendre des détails de l'interaction des algues et des bactéries dans la mer, " dit Stocker.