D’anciennes grottes de lave à Hawaï regorgent de formes de vie mystérieuses

Les microbes sont les plus petits organismes vivants connus sur Terre et on les trouve à peu près partout, même dans les conditions froides et martiennes des grottes de lave.

Tapis microbien dans une grotte à Hawaï. (Jimmy Saw)

Sur l’île d’Hawaï, les scientifiques ont récemment découvert un merveilleux assortiment de microbes nouveaux qui prospèrent dans les grottes géothermiques, les tubes de lave et les cheminées volcaniques.

Ces structures souterraines ont été formées il y a 65 et 800 ans et ne reçoivent que peu ou pas de lumière du soleil. Elles peuvent également abriter des minéraux et des gaz toxiques. Pourtant, les tapis microbiens sont une caractéristique commune des grottes de lave hawaïennes.

Des échantillons de ces tapis, prélevés entre 2006 et 2009, puis entre 2017 et 2019, révèlent des formes de vie encore plus uniques que prévu. Lorsque les chercheurs ont séquencé 70 échantillons pour un seul gène d’ARN, couramment utilisé pour identifier la diversité et l’abondance microbienne, ils n’ont pu faire correspondre aucun résultat à des genres ou espèces connus, du moins pas avec une grande confiance.

“Cela suggère que les grottes et les fumerolles sont des écosystèmes diversifiés sous-explorés”, écrivent les auteurs de l’étude.

Après les plantes, les microbes représentent la majeure partie de la biomasse de notre planète et presque toute la biomasse du sous-sol profond de la Terre. Pourtant, parce que ces organismes sont si minuscules et vivent dans des environnements si extrêmes, les scientifiques les ont historiquement négligés.

Ces dernières années, les microbes souterrains ont suscité davantage d’intérêt car ils existent dans des environnements très similaires à ceux que l’on trouve sur Mars. Mais il reste encore beaucoup de chemin à parcourir.

Selon des estimations récentes, 99,999 % de toutes les espèces de microbes restent inconnues, ce qui a conduit certains à les qualifier de “matière noire”.

Les nouvelles recherches menées à Hawaï soulignent à quel point ces formes de vie sont obscures.

La diversité des sites varie. Les tubes de lave plus anciens, ceux qui ont entre 500 et 800 ans, abritaient des populations de microbes plus diversifiées que les sites géothermiquement actifs ou âgés de moins de 400 ans.

Si ces sites plus anciens étaient plus diversifiés, les sites d’échantillonnage plus jeunes et plus actifs présentaient des interactions microbiennes plus complexes, probablement en raison d’une plus faible diversité. Les microbes doivent peut-être travailler ensemble pour mieux survivre.

Les chercheurs pensent que les microbes mettent un certain temps à coloniser les basaltes volcaniques et que la structure de leur communauté évolue en même temps que leur environnement. Dans les grottes plus fraîches, par exemple, les protéobactéries et les actinobactéries sont plus répandues.

“Cela conduit à la question suivante : les environnements extrêmes contribuent-ils à créer des communautés microbiennes plus interactives, avec des micro-organismes plus dépendants les uns des autres ?” se demande la microbiologiste Rebecca Prescott de l’Université d’Hawaiʻi à Mānoa.

“Et si c’est le cas, qu’est-ce qui, dans les environnements extrêmes, contribue à créer cela ?”

Dans les grottes de lave plus jeunes, les microbes avaient tendance à être plus éloignés les uns des autres. Cela suggère que la compétition est une force plus forte dans les environnements plus rudes, une force qui réduit les chances que des espèces étroitement liées vivent côte à côte.

Une formation de stalactites dans une grotte hawaiʻienne avec des colonies microbiennes blanches. (Kenneth Ingham)

Plusieurs classes de bactéries, comme Chloroflexi et Acidobacteria, existaient sur presque tous les sites, quel que soit leur âge.

Ces microbes semblent être des acteurs clés de leurs communautés. Les auteurs les appellent les espèces “pivots” car elles rassemblent d’autres microbes.

Il est possible que les microbes Chloroflexi fournissent des sources de carbone dans l’écosystème en exploitant l’énergie lumineuse dans des conditions relativement sombres.

Mais pour l’instant, ce ne sont que des spéculations. Étant donné qu’un seul gène a été partiellement séquencé dans l’étude, Prescott et ses collègues ne peuvent pas dire quel est le rôle d’un microbe particulier dans leur communauté souterraine.

“Dans l’ensemble, cette étude contribue à illustrer l’importance d’étudier les microbes en coculture, plutôt que de les cultiver seuls (en tant qu’isolats)”, explique Mme Prescott.

“Dans le monde naturel, les microbes ne se développent pas de manière isolée. Au contraire, ils se développent, vivent et interagissent avec de nombreux autres microorganismes dans une mer de signaux chimiques provenant de ces autres microbes. Cela peut ensuite modifier l’expression de leurs gènes, affectant ainsi leur rôle dans la communauté.”

L’étude a été publiée dans Frontiers in Microbiology.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche