Les scientifiques ont eu leur vision la plus proche des habitants qui habitent un monde souterrain glacial.
Une analyse des plans génétiques de près de 1 400 microbes échantillonnés à partir d'un lac antarctique enterré révèle que ces créatures unicellulaires ont des métabolismes étonnamment flexibles et sont éloignés de tout autre microbe connu, rapportent les chercheurs le 18 août en Communications de la nature.
Pêtu de rivières et de lacs sous-glaciaires, l'ouest de l'Antarctique est trois fois la taille du Texas, étouffé sous un kilomètre ou plus de glace glaciaire. Ce paysage froid et sombre «est une zone massive de notre planète [where] Nous n'avons aucune idée de ce qui se passe », explique Alexander Michaud, microbiologiste polaire à l'Ohio State University de Columbus, qui ne faisait pas partie de l'étude. Ce nouveau travail, dit-il, fournit« un aperçu détaillé sans précédent sur qui vit et comment ils le font ».
Les scientifiques ont échantillonné de l'eau liquide et de la boue de seulement deux des plus de 600 lacs sous-glaciaires connus en Antarctique. La première fois, en 2013, une équipe des États-Unis a percé 800 mètres de glace glaciaire et a récupéré des échantillons du lac Whillans dans l'ouest de l'Antarctique.
Chaque millilitre de l'eau du lac contenait 130 000 cellules vivantes. En utilisant une technique de «codage à barre ADN», l'équipe américaine a analysé un seul gène à travers les échantillons et a constaté que les microbes du lac appartenaient généralement à des groupes bien connus d'autres parties du monde. À l'époque, c'était une avance majeure.
Mais lorsque des chercheurs américains ont fait un autre plan d'eau sous-glaciaire appelé Lake Mercer en 2018, ils avaient des collaborateurs prêts à étudier les microbes du lac en utilisant une technique plus avancée appelée amplification du génome entier unique.
Pour la nouvelle étude, les scientifiques du Korea Polar Research Institute à Incheon ont isolé 1 374 cellules microbiennes et ont reconstitué le génome de chaque organisme. Les analyses des génomes ont révélé une surprise majeure: les microbes qui semblaient familiers basés sur le codage à barres à gène unique semblaient soudainement beaucoup plus uniques lorsque leur génome entier a été dévoilé.
Cela a mis fin à une spéculation de longue date selon laquelle ces microbes étaient peut-être entrés dans les lacs lorsque l'eau de mer a fait l'abri de la calotte glaciaire il y a seulement 6 000 ans. Au lieu de cela, les données montrent que les microbes devaient y vivre beaucoup plus longtemps.
«Ce sont des spécialistes» pour vivre sous les glaciers, explique Kyuin Hwang, bioinformatique au Corée Polar Research Institute qui a analysé les génomes. «Ils peuvent s'être adaptés à cette condition pendant très longtemps.»
Ils ont probablement évolué à partir de microbes habitant les terres de l'Antarctique, vivant peut-être sous la glace depuis que les glaciers ont commencé à se développer sur le continent, il y a environ 30 millions d'années.
Les nouveaux génomes ont également produit une autre surprise: ces microbes étaient l'équivalent bactérien des couteaux de l'armée suisse. Beaucoup d'entre eux pourraient grandir avec ou sans oxygène. Beaucoup pourraient alterner entre manger du carbone organique comme les cellules mortes et absorber le dioxyde de carbone pour fabriquer leur propre nourriture comme le font les plantes. Mais plutôt que d'utiliser la lumière du soleil pour alimenter leur CO2 L'absorption, ils ont utilisé d'autres voies métaboliques comme sources d'énergie, oxydant souvent le fer ou le soufre à partir de minéraux broyés.
«Cette polyvalence est ce qui leur permet de survivre» sous la glace, explique Hanbyul Lee, un écologiste microbien également au Corée Polar Research Institute.
C'est un environnement sévère avec très peu pour les créatures à ronger autres que les rochers écrasés, explique Brent Christner, un microbiologiste polaire à l'Université de Floride à Gainesville, qui a participé à l'échantillonnage à la fois Lake Willans et le lac Mercer. «Ces microbes, au cours d'une bonne année, divisent peut-être deux fois par an», dit-il.
La quantité d'eau chargée d'oxygène qui s'écoule dans ces lacs depuis les rivières en amont fluctue également, dit-il. «Il est probablement très courant que ces lacs soient à court d'oxygène.»
Christner croit que les microbes vivant dans le lac Mercer sont probablement lavés à partir de parties du continent qui sont plus loin à l'intérieur – des endroits qui sont beaucoup plus isolés du monde extérieur, avec encore moins à manger. Selon les normes antarctiques, les lacs Mercer et Whillans pourraient être des endroits assez confortables, dit-il. «Ce sont probablement les forêts tropicales de l'Antarctique.»
