Les microbes qui coopèrent contribuent à plus d’émissions de carbone

Bien qu’ils soient petits, les microbes, et en particulier les bactéries, contribuent beaucoup au cycle global du carbone – le mouvement du carbone sous diverses formes dans la nature. Son niveau dans l’atmosphère, et donc son influence sur le changement climatique, est contrôlé par une série de sources et de puits, tels que la respiration et la photosynthèse respectivement.

Maintenant, de nouvelles recherches de l’Imperial College de Londres et des scientifiques de l’Université d’Exeter ont montré que, lorsqu’elles sont réchauffées, les communautés bactériennes qui ont mûri pour coopérer libèrent plus de dioxyde de carbone (CO₂) que les communautés qui sont en concurrence les unes avec les autres.

Les résultats sont publiés dans Microbiologie naturelle.

Le co-auteur, le Dr Tom Clegg, qui a dirigé le développement de la théorie du Département des sciences de la vie (Silwood Park) de l’Impériale, a déclaré : « Nos découvertes ont des implications considérables étant donné les contributions importantes que les communautés bactériennes apportent au cycle du carbone. Nous montrons que les changements dans les interactions entre les espèces bactériennes peuvent augmenter rapidement et considérablement les émissions de carbone des écosystèmes naturels du monde entier. »

Les bactéries – comme les humains – respirent, absorbent l’oxygène et libèrent du CO₂. Parmi les nombreux facteurs qui contrôlent leur niveau de respiration, la température est particulièrement importante.

Les bactéries forment des communautés d’espèces différentes dans tous les environnements habitables, y compris dans le sol, les flaques d’eau et dans nos intestins. Lorsque les communautés se forment pour la première fois, les espèces bactériennes sont souvent «compétitives», chacune essayant d’obtenir les meilleures ressources.

Cependant, au fil du temps, ces communautés mûrissent pour coopérer en facilitant mutuellement l’utilisation des ressources. Dans ce scénario, chaque espèce joue un rôle dans la communauté qui assure sa «santé» globale, par exemple plusieurs espèces travaillant ensemble pour décomposer la litière de feuilles pour accéder aux nutriments.

Auparavant, les chercheurs avaient supposé que la réponse des communautés bactériennes à la hausse des températures était principalement régie par les changements du métabolisme des espèces individuelles : à mesure que l’environnement se réchauffe, les cellules individuelles doivent respirer plus rapidement pour survivre. Cependant, comme ces espèces interagissent, l’équipe à l’origine du nouveau document a voulu tester si le niveau de coopération dans la communauté changeait cette image.

Ils ont construit un modèle mathématique qui a montré que les communautés coopératives sont plus sensibles au réchauffement, ce qui signifie que lorsque les températures augmentent, elles libèrent du CO₂ à un rythme accéléré. L’équipe a testé son modèle dans des expériences de laboratoire avec des communautés de flux géothermiques en Islande, qui ont montré qu’un passage de la compétition à la facilitation entraînait une augmentation de 60 % de la sensibilité de la respiration communautaire au réchauffement.

Le Dr Francisca García de l’Institut de l’environnement et de la durabilité de l’Université d’Exeter (Penryn) a déclaré : « Les chercheurs devraient intégrer ce phénomène dans les modèles car il a le potentiel d’améliorer considérablement la précision des prédictions sur les effets du changement climatique en cours et futur sur le cycle mondial du carbone.

“En effet, de nouvelles communautés bactériennes s’assemblent sur la fonte des glaciers et du pergélisol en raison du changement climatique au moment où nous parlons, et à mesure qu’elles deviennent plus coopératives, cela amplifiera probablement les émissions de carbone de ces environnements en évolution rapide.”