Les bactéries magnétiques fournissent des indices pour la diversification précoce des bactéries

Des bactéries magnétotactiques, capables de s’aligner sur le champ magnétique terrestre, ont été découvertes dans un nouvel emplacement. Précédemment observés sur terre et en eau peu profonde, l’analyse d’un évent hydrothermal a prouvé qu’ils peuvent aussi survivre profondément sous l’océan. Les bactéries ont pu exister dans un environnement qui n’était pas idéal pour leurs besoins typiques. La recherche a été publiée dans Frontières en microbiologie.

Les bactéries magnétotactiques sont intéressantes non seulement pour le rôle qu’elles jouent dans l’écosystème terrestre, mais aussi dans la recherche de vie extraterrestre. La preuve de leur existence peut rester dans les roches pendant des milliards d’années. Leurs inclinaisons magnétiques peuvent également fournir un enregistrement de la façon dont les pôles magnétiques se sont déplacés au fil du temps. Cette nouvelle découverte apporte aux chercheurs l’espoir que les bactéries magnétiques pourraient être trouvées dans des endroits encore plus inattendus, sur Terre et peut-être même sur Mars ou au-delà.

Les bactéries magnétotactiques semblent avoir des super pouvoirs ; ils peuvent “sentir” le champ magnétique terrestre. Ces minuscules organismes contiennent des magnétosomes, des cristaux de fer enveloppés dans une membrane, qui s’arrangent pour s’aligner avec le champ magnétique terrestre et pointer les bactéries comme une boussole. Cela amène les bactéries à se déplacer dans la direction des lignes de champ magnétique terrestre menant au nord ou au sud, comme des trains sur une voie 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 eau peu profonde, mais rarement en eau profonde où leur collecte peut être un défi.

En septembre 2012, une équipe comprenant des chercheurs de l’Université de Tokyo s’est lancée dans une croisière scientifique dans le sud de la fosse des Mariannes, dans l’ouest de l’océan Pacifique. À l’aide d’un véhicule sous-marin télécommandé nommé HYPER-DOLPHIN, ils ont collecté une “cheminée” d’un champ d’évent hydrothermal de 2 787 mètres (près de 4,5 fois la hauteur de Tokyo Skytree ou plus de six fois la hauteur de l’Empire State Building à New York) sous l’eau .

Les évents hydrothermaux se forment lorsque l’eau de mer s’infiltre dans le sous-sol, finissant par être surchauffée – jusqu’à 400 ° Celsius – par le magma qui la fait bouillir à nouveau. 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 pour de nombreuses formes de vie uniques.

“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 manque un gradient chimique vertical clair que ces bactéries préfèrent généralement”, a expliqué le professeur agrégé Yohey Suzuki de la Graduate School of Science à 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 avons donc déduit qu’elles n’ont pas beaucoup changé au cours de nombreux millénaires. En effet, l’environnement dans lequel nous les avons trouvées est similaire à celui de la Terre primitive. Il y a 3,5 milliards d’années, lorsque l’on estime que l’ancêtre des bactéries magnétotactiques a émergé.”

Les bactéries ont été prélevées 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 est connue pour jouer un rôle important dans la fixation du carbone dans les environnements de haute mer, mais qui n’était pas connue pour contenir des groupes magnétotactiques.

“Les évents hydrothermaux en haute mer attirent l’attention non seulement en tant que berceau d’une vie sous-marine unique, mais aussi en tant qu’habitat analogue potentiel pour la vie extraterrestre”, a déclaré Suzuki. “L’environnement dans lequel nous avons échantillonné la bactérie est similaire à ce que nous pensons qu’était 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 dans les 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 sont 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 provoqué une sensation mondiale lorsqu’elle a semblé contenir des fossiles de cristaux de fer issus d’une vie semblable à une bactérie. La revendication a depuis été largement contestée, mais Suzuki a toujours de l’espoir pour de futures découvertes.

“Les bactéries magnétotactiques fournissent des indices sur la 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 en rechercher d’autres preuves dans divers types et âges de roches sur Terre. où ils n’étaient pas censés habiter auparavant.”