Des bactéries magnétotactiques, connues pour s’aligner sur le champ magnétique terrestre, ont été découvertes dans des sources hydrothermales profondes, élargissant leurs habitats connus et offrant de nouvelles perspectives sur l’histoire de la Terre et la recherche de vie extraterrestre. L’existence de ces bactéries dans des conditions extrêmes laisse entrevoir la possibilité de les retrouver dans des environnements similaires sur d’autres corps célestes comme Mars. (Concept de l’artiste)
Les scientifiques découvrent des bactéries capables de « détecter » le champ magnétique terrestre dans les évents des profondeurs marines.
Des bactéries capables de s’aligner sur le champ magnétique terrestre ont été découvertes dans un nouvel habitat. Auparavant repérées sur terre et dans les eaux peu profondes, il a maintenant été confirmé que ces bactéries magnétotactiques se développent dans les profondeurs d’une bouche hydrothermale. Malgré les conditions difficiles, les bactéries ont pu s’adapter et survivre dans un environnement qui n’était pas idéal pour leurs besoins habituels.
Les bactéries magnétotactiques présentent un intérêt non seulement pour le rôle qu’elles jouent dans l’écosystème terrestre mais aussi dans la recherche de vie extraterrestre. Les preuves de leur existence peuvent rester dans les roches pendant des milliards d’années. Leurs inclinaisons magnétiques peuvent également fournir un enregistrement de la manière dont les pôles magnétiques se sont déplacés au fil du temps. Cette nouvelle découverte donne l’espoir aux chercheurs que les bactéries magnétiques pourraient être trouvées dans des endroits encore plus inattendus, sur Terre et peut-être même sur Terre. Mars ou au-delà.
Les bactéries magnétotactiques semblent avoir des super pouvoirs. Tout comme le personnage de Marvel Comics, Magneto, ils peuvent « détecter » le champ magnétique terrestre. Ces minuscules organismes contiennent des magnétosomes, des cristaux de fer enveloppés dans une membrane, qui s’alignent sur le champ magnétique terrestre et pointent les bactéries comme une boussole.
Les cheminées de sulfures métalliques se forment généralement en cercles concentriques avec des minéraux sulfurés riches en cuivre et en fer à l’intérieur et des minéraux sulfurés riches en fer ou en zinc à l’extérieur. La cheminée échantillonnée mesurait 100 centimètres de haut, mais certaines mesuraient 18 étages. Crédit : 2012, Yohey Suzuki
Cela amène les bactéries à se déplacer dans la direction des lignes du champ magnétique terrestre menant au nord ou au sud, comme des trains sur une piste magnétique. Dans le cadre de leur cycle de vie, ils jouent un rôle important dans le cycle biogéochimique du carbone, de l’azote, du phosphore et d’autres éléments clés de la nature. Ils ont été bien étudiés sur terre et en eaux peu profondes, mais rarement en eaux profondes où leur collecte peut être un défi.
En septembre 2012, une équipe composée de chercheurs de l’Université de Tokyo a entrepris une croisière scientifique océanique vers le sud de la fosse des Mariannes, dans l’ouest de l’océan Pacifique. Utilisation d’un véhicule sous-marin télécommandé nommé HYPER-DAUPHINils ont collecté une « cheminée » d’un champ de ventilation hydrothermale de 2 787 mètres (presque 4,5 fois la hauteur du Tokyo Skytree ou plus de 6 fois la hauteur de l’Empire State Building à New York) sous l’eau.
Les cheminées hydrothermales se forment lorsque l’eau de mer s’infiltre dans le sous-sol et finit par surchauffer – jusqu’à 400 degrés. Celsius — par le magma qui le fait remonter en ébullition. L’eau en éruption dépose des minéraux et des métaux dans l’océan qui se superposent pour former des cheminées, offrant un habitat chaud et riche à de nombreuses formes de vie uniques.
Comme une boussole, les magnétosomes contenant du fer dans les bactéries s’alignent vers les pôles magnétiques de la Terre, les obligeant à se déplacer vers le nord ou le sud selon l’hémisphère qu’elles habitent. Crédit : 2017, Toshitsugu Yamazaki
« Nous avons découvert des bactéries magnétotactiques vivant sur la cheminée, ce à quoi nous ne nous attendions pas. En raison de la forme de la cheminée, il lui manque un gradient chimique vertical clair que ces bactéries préfèrent généralement », a expliqué le professeur agrégé Yohey Suzuki de la Graduate School of Science de l’Université de Tokyo. « Les bactéries que nous avons collectées contenaient principalement des magnétosomes en forme de « balle », que nous considérons comme une forme « primitive », et nous en déduisons qu’ils n’ont pas beaucoup changé au cours de plusieurs millénaires. En effet, l’environnement dans lequel nous les avons trouvés est similaire à celui de la Terre primitive il y a environ 3,5 milliards d’années, lorsque l’ancêtre des bactéries magnétotactiques aurait émergé.
Les bactéries ont été collectées sur le bord de la cheminée à l’aide d’un aimant. L’équipe a ensuite examiné les données génétiques et a découvert qu’elles étaient liées à la bactérie Nitrospinae., qui sont connus pour jouer un rôle important dans la fixation du carbone dans les environnements d’eau profonde, mais qui ne contiennent aucun groupe magnétotactique.
« Les sources hydrothermales des grands fonds attirent l’attention non seulement en tant que lieu de naissance d’une vie sous-marine unique, mais également en tant qu’habitat analogue potentiel pour la vie extraterrestre », a déclaré Suzuki. « L’environnement dans lequel nous avons échantillonné les bactéries est similaire à ce que nous pensons être Mars lorsqu’il y avait encore de l’eau qui coulait à sa surface, il y a environ 3 milliards d’années. »
Les restes fossilisés des particules magnétiques des bactéries magnétotactiques (appelées magnétofossiles) peuvent être conservés dans la roche pendant des milliards d’années. Ces magnétofossiles peuvent aider les chercheurs à reconstituer l’histoire géomagnétique ancienne et constituent de bons candidats dans la recherche de vie extraterrestre.
En 1996, la météorite martienne Allan Hills 84001, âgée d’environ 3,6 milliards d’années, a fait sensation dans le monde entier lorsqu’elle est apparue contenir des fossiles de cristaux de fer provenant d’une vie semblable à une bactérie. Cette affirmation a depuis été largement contestée, mais Suzuki a encore de l’espoir pour de futures découvertes : « Les bactéries magnétotactiques fournissent des indices pour une diversification précoce des bactéries et nous espérons qu’elles seront trouvées au-delà de la Terre, peut-être sur Mars ou sur des lunes glacées. Pour l’instant, nous continuerons à rechercher davantage de preuves de leur présence dans différents types et âges de roches sur Terre où on ne pensait pas qu’ils habitaient auparavant.
Cette recherche a été soutenue par le projet TAIGA, une subvention d’aide à la recherche scientifique dans des domaines innovants (n° 201090060 du ministère de l’Éducation, de la Culture, des Sports, de la Science et de la Technologie (MEXT) du Japon, une subvention d’aide à Recherche scientifique (B) (#19H0330100 de MEXT et JSPS KAKENHI (numéros de subvention : 25287137 et 16K13896)
