Les microbes produisent de l’oxygène dans l’obscurité –


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  • Il est de notoriété publique qu’il n’y aurait pas d’oxygène sur Terre sans la lumière du soleil ; l’élément clé de la photosynthèse. Aujourd’hui, des chercheurs ont fait la découverte surprenante que l’oxygène est également produit sans lumière solaire, peut-être profondément sous la surface de l’océan. Il se passe plus de choses dans les eaux profondes et sombres de l’océan que vous ne le pensez : un nombre incalculable de micro-organismes invisibles mènent leur vie quotidienne dans les colonnes d’eau, et maintenant les chercheurs ont découvert que certains d’entre eux produisent de l’oxygène d’une manière inattendue.

    L’étude est dirigée par Beate Kraft et Donald E. Canfield de l’Université du Danemark du Sud et publiée dans la revue La science. Les auteurs contributeurs sont Nico Jehmlich, Morten Larsen, Laura Bristow, Martin Könneke et Bo Thamdrup. Beate Kraft est professeure adjointe au Département de biologie. Elle se concentre sur la physiologie et la biochimie microbiennes, et ses recherches sont financées par une subvention Villum Young Investigator. Don E. Canfield est professeur d’écologie au département de biologie et à la chaire de biologie de l’Institut danois pour l’étude Andvance.

    L’oxygène est vital pour la vie sur Terre et est principalement produit par les plantes, les algues et les cyanobactéries via la photosynthèse. Quelques microbes sont connus pour fabriquer de l’oxygène sans lumière solaire, mais jusqu’à présent, ils n’ont été découverts qu’en quantités très limitées et dans des habitats très spécifiques.

    Entrez dans le microbe vivant de l’océan Nitrosopumilus maritimus et ses cousins, appelés archées oxydant l’ammoniac.

    Des organismes fantômes qui traînent dans le noir

    “Ces types sont vraiment abondants dans les océans, où ils jouent un rôle important dans le cycle de l’azote. Pour cela, ils ont besoin d’oxygène, c’est donc une énigme de longue date pourquoi ils sont également très abondants dans les eaux où il n’y a pas d’oxygène”, dit la biologiste Beate Kraft, ajoutant :

    – « Nous avons pensé ; ils traînent juste là sans fonction ; ce doivent être des sortes de cellules fantômes. »

    Mais il y avait quelque chose d’étonnant à cela ;

    “Ces microbes sont si communs, que tous les 5e cellule dans un seau d’eau de mer en fait partie », ajoute Don Canfield, co-auteur de l’article.

    Alors les chercheurs sont devenus curieux ; pourraient-ils avoir une fonction dans l’eau appauvrie en oxygène après tout ?

    Ils fabriquent leur propre oxygène

    Beate Kraft a décidé de les tester en laboratoire ;

    « Nous voulions voir ce qui se passerait s’ils manquaient d’oxygène – comme ils le font lorsqu’ils passent des eaux riches en oxygène aux eaux appauvries en oxygène. Survivraient-ils ? »

    « Nous avons vu comment ils utilisaient tout l’oxygène de l’eau, puis à notre grande surprise, en quelques minutes, les niveaux d’oxygène ont recommencé à augmenter. C’était très excitant ! », se souvient Don Canfield.

    Assez pour moi et mes amis

    Nitrosopumilus maritimus s’est avéré capable de produire de l’oxygène dans un environnement sombre. Pas grand-chose – pas du tout au point d’influencer les niveaux d’oxygène sur Terre, mais suffisamment pour se maintenir.

    “S’ils produisent un peu plus d’oxygène qu’ils n’en ont besoin, il sera rapidement absorbé par d’autres organismes de leur voisinage, de sorte que cet oxygène ne quittera jamais l’océan”, explique Beate Kraft.

    Mais quel effet ont-ils sur l’environnement dans lequel ils vivent, ces microbes producteurs d’oxygène extrêmement abondants ?

    Nouvelle expédition océanique

    Les chercheurs savaient déjà que les archées oxydant l’ammoniac sont des micro-organismes qui maintiennent le cycle mondial de l’azote, mais ils n’étaient pas conscients de l’étendue de leurs capacités.

    Dans la voie nouvellement découverte, Nitrosopumilus maritimus couple la production d’oxygène à la production d’azote gazeux. Ce faisant, ils éliminent l’azote biodisponible de l’environnement.

    « Si ce mode de vie est répandu dans les océans, il nous oblige certainement à repenser notre compréhension actuelle du cycle de l’azote marin », ajoute Beate Kraft.

    “Ma prochaine étape consiste à enquêter sur le phénomène que nous avons observé dans nos cultures de laboratoire dans des eaux appauvries en oxygène dans divers endroits océaniques à travers le monde”, ajoute-t-elle.

    Son équipe de recherche a déjà prélevé des échantillons dans le fjord Mariager au Danemark, et la prochaine étape est les eaux au large du Mexique et du Costa Rica.

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