Une équipe internationale de chercheurs dirigée par l'Université Queen Mary de Londres a découvert que les micro-organismes enfouis dans les sédiments sous le fond marin peuvent survivre avec moins d'énergie qu'on ne le savait auparavant pour soutenir la vie. L'étude a des implications pour comprendre la limite de la vie sur Terre et le potentiel de la vie ailleurs.

L'étude, publié dans la revue Avancées scientifiques , utilise les données du sous-sol marin pour construire des modèles innovants qui divisent les océans en centaines de milliers de mailles individuelles. Une image globale de la biosphère sous-marine a ensuite été assemblée, y compris les formes de vie clés et les processus biogéochimiques.

En combinant les données sur la distribution et les quantités de carbone et de vie microbienne contenus dans la biosphère profonde de la Terre avec le taux de réactions biologiques et chimiques, les chercheurs ont pu déterminer la consommation « d'énergie » des cellules microbiennes individuelles, en d'autres termes, la vitesse à laquelle elles utilisent l'énergie. Toute vie sur Terre utilise constamment de l'énergie pour rester active, maintenir le métabolisme, et remplir des fonctions essentielles telles que la croissance, et la réparation et le remplacement des biomolécules.

Les résultats montrent que les microbes sous-marins survivent en utilisant beaucoup moins d'énergie qu'il n'a jamais été démontré auparavant pour soutenir toute forme de vie sur Terre. En étirant les limites habitables de la vie pour englober les environnements à plus faible énergie, les résultats pourraient éclairer de futures études sur l'endroit, quand et comment la vie est apparue sur une Terre primitive hostile, et où la vie pourrait être située ailleurs dans le système solaire.

Dr James Bradley, Le conférencier en sciences de l'environnement à Queen Mary a déclaré :« Quand nous pensons à la nature de la vie sur Terre, on a tendance à penser aux plantes, animaux, algues microscopiques, et les bactéries qui se développent à la surface de la Terre et dans ses océans - constamment actives, grandir et se reproduire. Pourtant, nous montrons ici qu'une biosphère entière de micro-organismes - autant de cellules qu'il y en a dans tous les sols ou océans de la Terre, ont à peine assez d'énergie pour survivre. Beaucoup d'entre eux existent simplement dans un état principalement inactif - ne se développent pas, ne pas diviser, et n'évoluant pas. Ces microbes utilisent moins d'énergie que ce que nous pensions auparavant possible pour soutenir la vie sur Terre.

"L'humain moyen utilise environ 100 watts de puissance, ce qui signifie qu'il brûle environ 100 joules d'énergie par seconde. Cela équivaut à peu près à la puissance d'un ventilateur de plafond, une machine à coudre, ou deux ampoules standard. Nous calculons qu'un microbe moyen piégé dans les sédiments océaniques profonds survit avec cinquante milliards de milliards de fois moins d'énergie qu'un humain."

Jan Amend, Directeur du Center for Dark Energy Biosphere Investigations (C-DEBI) à l'Université de Californie du Sud, et co-auteur de l'étude, a déclaré :« Les études précédentes sur la vie dans les sous-sols – et il y en a eu de nombreuses bonnes – se concentraient principalement sur qui est là, et combien il y en a. Maintenant, nous approfondissons les questions écologiques :que fait-il, et à quelle vitesse le fait-il? Comprendre les limites du pouvoir de la vie établit une base de référence essentielle pour la vie microbienne sur Terre et ailleurs."

Les résultats soulèvent des questions fondamentales sur nos définitions de ce qui constitue la vie, ainsi que les limites de la vie sur Terre, et ailleurs. Avec si peu d'énergie disponible, il est peu probable que les organismes soient capables de se reproduire ou de se diviser, mais utilisez plutôt cette infime quantité d'énergie pour la « maintenance » - en remplaçant ou en réparant leurs pièces endommagées. Il est probable, donc, que bon nombre des microbes trouvés à de grandes profondeurs sous le fond marin sont des vestiges de populations qui habitaient des zones côtières peu profondes il y a des milliers à des millions d'années. Contrairement aux organismes à la surface de la Terre, qui fonctionnent sur des échelles de temps courtes (journalières et saisonnières) en fonction du Soleil, il est probable que ces microbes profondément enfouis existent sur des échelles de temps beaucoup plus longues, comme le mouvement des plaques tectoniques, et les changements dans les niveaux et la circulation de l'oxygène dans les océans.

La recherche met également en lumière la façon dont les microbes interagissent avec les processus chimiques se produisant profondément sous le fond marin. Alors que l'oxygène fournit la plus grande quantité d'énergie aux microbes, il est extrêmement rare, présent dans moins de 3 % des sédiments.

Sédiments anoxiques, cependant, sont beaucoup plus répandus, contenant souvent des micro-organismes qui obtiennent de l'énergie en générant du méthane, un puissant gaz à effet de serre. Bien qu'étant pratiquement inactif, les cellules microbiennes contenues dans les sédiments marins de la Terre sont si nombreuses, et survivre sur des échelles de temps aussi extraordinairement longues, qu'ils agissent comme un moteur important des cycles du carbone et des éléments nutritifs de la terre, affectant même la concentration de CO2 dans l'atmosphère terrestre sur des milliers voire des millions d'années.

"Les résultats de la recherche remettent en question non seulement la nature et les limites de la vie sur Terre, mais ailleurs dans l'Univers, " a ajouté le Dr Bradley. " Si la vie existe sur Mars ou Europe par exemple, il se réfugierait très probablement dans le sous-sol de ces corps planétaires limités en énergie. Si les microbes n'ont besoin que de quelques zeptowatts de puissance pour survivre, il pourrait y avoir des restes de vie existante, longtemps en sommeil mais toujours techniquement « vivant », sous leur surface glacée."