Les scientifiques ont découvert que les virus infectant les microbes ont un impact significatif sur le changement climatique en affectant le cycle du méthane. Cette étude, analysant l’ADN de divers environnements, montre que l’impact environnemental des virus varie selon l’habitat. La recherche souligne la relation complexe entre les virus, les microbes et les émissions de méthane, suggérant la nécessité d’une exploration plus approfondie des rôles viraux dans la dynamique climatique.
Une étude révèle que les micro-organismes, une fois infectés, hébergent de nouveaux gènes pour la génération de méthane.
Une étude récente révèle que les virus qui infectent les microbes contribuent au changement climatique en jouant un rôle clé dans le cycle du méthane, un puissant gaz à effet de serre, dans l’environnement.
En analysant près de 1 000 ensembles de données métagénomiques ADN À partir de données provenant de 15 habitats différents, allant de divers lacs à l’intérieur de l’estomac d’une vache, les chercheurs ont découvert que les virus microbiens portent des éléments génétiques spéciaux pour contrôler les processus de méthane, appelés gènes métaboliques auxiliaires (AMG). Selon l’endroit où vivent les organismes, le nombre de ces gènes peut varier, ce qui suggère que l’impact potentiel des virus sur l’environnement varie également en fonction de leur habitat.
Cette découverte ajoute un élément essentiel à une meilleure compréhension de la manière dont le méthane interagit et se déplace au sein de différents écosystèmes, a déclaré ZhiPing Zhong, auteur principal de l’étude et associé de recherche au Byrd Polar and Climate Research Center de l’Ohio State University.
« Il est important de comprendre comment les micro-organismes déterminent les processus de méthane », a déclaré Zhong, également microbiologiste dont les recherches examinent comment les microbes évoluent dans divers environnements. « Les contributions microbiennes aux processus métaboliques du méthane sont étudiées depuis des décennies, mais la recherche dans le domaine viral est encore largement sous-étudiée et nous souhaitons en savoir plus. »
L’étude a été publiée dans la revue Communications naturelles.
Le rôle des virus dans les émissions de gaz à effet de serre
Les virus ont contribué à favoriser tous les processus écologiques, biogéochimiques et évolutifs de la Terre, mais ce n’est que relativement récemment que les scientifiques ont commencé à explorer leurs liens avec le changement climatique. Par exemple, le méthane est le deuxième facteur d’émissions de gaz à effet de serre après le dioxyde de carbone, mais il est en grande partie produit par des organismes unicellulaires appelés archées.
« Les virus sont l’entité biologique la plus abondante sur Terre », a déclaré Matthew Sullivan, co-auteur de l’étude et professeur de microbiologie au Center of Microbiome Science de l’Ohio State. « Ici, nous avons élargi nos connaissances sur leurs impacts en ajoutant les gènes du cycle du méthane à la longue liste de virus-gènes métaboliques codés. Notre équipe a cherché à déterminer dans quelle mesure les virus du « métabolisme microbien » sont réellement manipulés au cours de l’infection.
Bien que le rôle vital que jouent les microbes dans l’accélération du réchauffement atmosphérique soit désormais bien reconnu, on sait peu de choses sur la façon dont les gènes liés au métabolisme du méthane codés par les virus qui infectent ces microbes influencent leur production de méthane, a déclaré Zhong. Résoudre ce mystère est ce qui a conduit Zhong et ses collègues à passer près d’une décennie à collecter et analyser des échantillons d’ADN microbien et viral provenant de réservoirs microbiens uniques.
L’un des endroits les plus importants que l’équipe a choisi d’étudier est le lac Vrana, qui fait partie d’une réserve naturelle protégée en Croatie. À l’intérieur des sédiments lacustres riches en méthane, les chercheurs ont découvert une abondance de gènes microbiens qui affectent la production et l’oxydation du méthane. De plus, ils ont découvert diverses communautés virales et découvert 13 types d’AMG qui aident à réguler le métabolisme de leur hôte. Malgré cela, il n’y a aucune preuve que ces virus codent directement eux-mêmes pour les gènes du métabolisme du méthane, ce qui suggère que l’impact potentiel des virus sur le cycle du méthane varie selon leur habitat, a déclaré Zhong.
Impacts sur l’élevage et l’environnement
Dans l’ensemble, l’étude a révélé qu’un nombre plus élevé d’AMG du métabolisme du méthane sont plus susceptibles d’être trouvés dans des environnements associés à l’hôte, comme l’intérieur de l’estomac d’une vache, alors que moins de ces gènes ont été trouvés dans les habitats environnementaux, comme dans les sédiments des lacs. Étant donné que les vaches et autres animaux d’élevage sont également responsables de la génération d’environ 40 % des émissions mondiales de méthane, leurs travaux suggèrent que la relation complexe entre les virus, les êtres vivants et l’environnement dans son ensemble pourrait être plus étroitement liée que les scientifiques ne le pensaient autrefois.
« Ces résultats suggèrent que les impacts mondiaux des virus sont sous-estimés et méritent plus d’attention », a déclaré Zhong.
Même s’il n’est pas clair si les activités humaines ont pu affecter l’évolution de ces virus, l’équipe espère que de nouvelles informations tirées de ces travaux sensibiliseront le public au pouvoir des agents infectieux d’habiter toute vie sur Terre. Néanmoins, pour continuer à en apprendre davantage sur les mécanismes internes de ces virus, d’autres expériences seront nécessaires pour mieux comprendre leurs contributions au cycle du méthane sur Terre, a déclaré Zhong, d’autant plus que les scientifiques travaillent sur des moyens d’atténuer les émissions de méthane d’origine microbienne.
« Ce travail est une première étape pour comprendre les impacts viraux du changement climatique », a-t-il déclaré. « Nous avons encore beaucoup à apprendre. »
Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation, la Croatian Science Foundation, la Fondation Gordon et Betty Moore, la Fondation Heising-Simons, l’Union européenne et le Département américain de l’énergie. Les co-auteurs incluent Jingjie Du de l’État de l’Ohio, ainsi que Stephan Kostlbacher et Petra Pjevac de l’Université de Vienne, et Sandi Orlić de l’Institut Ruđer Bošković.
