Les formes de vie anciennes de la Terre se réveillent après 40 000 ans dans le pergélisol

De 1550 à 1850 environ, une vague de froid mondiale, les glaciers surdimensionnés du Petit Âge glaciaire, a balayé l’Arctique. Sur l’île d’Ellesmere, au Canada, le glacier Teardrop a étendu sa langue gelée dans le paysage et avalé une petite touffe de mousse.

Depuis 1850, la plante était gelée sous une plaque de glace de 30 mètres d’épaisseur lorsque les humains ont découvert des antibiotiques, visité la Lune et brûlé 2 billions de tonnes de combustibles fossiles.

Grâce à ce dernier exploit, Catherine La Farge, biologiste de l’évolution, arriva des siècles plus tard au bord de la fonte de Teardrop pour trouver la touffe de l’espèce Aulacomnium turgidum enfin libérée de son ensevelissement glacial. La mousse était fanée et déchirée mais arborait une teinte verdoyante – un signe possible de vie.

Les récits sur les changements climatiques mettent souvent en lumière la fragilité chancelante du système écologique de la Terre. La situation s’est encore aggravée lorsqu’un rapport des Nations Unies a déclaré qu’un million d’espèces animales et végétales de notre planète sont menacées d’extinction.

Mais pour quelques espèces exceptionnelles, le dégel des calottes glaciaires et du pergélisol commence à révéler un autre récit, celui d’une étonnante résistance biologique.

Les chercheurs d’un Arctique qui se réchauffe découvrent des organismes, congelés et présumés morts depuis des millénaires, qui peuvent supporter à nouveau la vie. Ces zombies de l’ère glaciaire vont des simples bactéries aux animaux multicellulaires, et leur endurance incite les scientifiques à revoir leur compréhension de ce que signifie survivre.

“On ne supposerait pas que quoi que ce soit d’enterré pendant des centaines d’années serait viable”, a déclaré La Farge, qui fait des recherches sur les mousses à l’Université de l’Alberta.

En 2009, son équipe explorait le bord de Teardrop pour ramasser la matière végétale noircie crachée par le glacier qui se rétrécissait. Leur but était de documenter la végétation qui a longtemps formé la base de l’écosystème de l’île.

“Le matériel avait toujours été considéré comme mort. Mais en voyant des tissus verts, je me suis dit : ‘Eh bien, c’est assez inhabituel'”, a dit La Farge au sujet des touffes de mousse vieilles de plusieurs siècles qu’elle a trouvées.

Elle a ramené des douzaines de ces curieux échantillons à Edmonton, les arrosant de sols riches en nutriments dans un laboratoire lumineux et chaud. Près du tiers des échantillons ont éclaté avec de nouvelles pousses et de nouvelles feuilles.

“Nous avons été plutôt époustouflés”, a dit La Farge. La mousse a montré peu d’effets néfastes de sa congélation pluriséculaire.

Ce n’est pas facile de survivre à la congélation. Les cristaux de glace peuvent déchiqueter les membranes cellulaires et d’autres machines biologiques vitales. Beaucoup de plantes et d’animaux succombent simplement au froid à l’arrivée de l’hiver, voulant que leurs graines ou leurs œufs donnent naissance à une nouvelle génération au printemps.

Les mousses ont forgé un chemin plus difficile. Elles se dessèchent lorsque les températures chutent, évitant ainsi le risque potentiel de formation de glace dans leurs tissus. Et si des parties de la plante subissent des dommages, certaines cellules peuvent se diviser et se différencier en divers types de tissus qui forment une mousse complète, comme les cellules souches des embryons humains.

Grâce à ces adaptations, les mousses sont plus susceptibles que d’autres plantes de survivre au gel à long terme, explique Peter Convey, écologiste au British Antarctic Survey.

Dans la foulée du renouveau de la mousse canadienne de La Farge, l’équipe de Convey a annoncé qu’elle avait réveillé une mousse de 1 500 ans enterrée à plus d’un mètre sous terre dans le pergélisol antarctique.

“L’environnement du pergélisol est très stable”, a déclaré M. Convey, faisant remarquer que le sol gelé en permanence peut isoler la mousse des contraintes au niveau de la surface, comme les cycles annuels de gel-dégel ou les rayonnements qui endommagent l’ADN.

La repousse de mousses séculaires suggère que les glaciers et le pergélisol ne sont pas seulement des cimetières pour la vie multicellulaire, mais qu’ils pourraient plutôt aider les organismes à résister aux périodes glaciaires. Et alors que le réchauffement causé par l’homme enlève la couverture de glace dans l’Arctique et l’Antarctique, celui qui s’en sort vivant est prêt à dominer les écosystèmes polaires en herbe.

M. Convey explique qu’à mesure que la fonte des glaces expose les surfaces terrestres, les plantes colonisent généralement le nouveau terrain à partir d’“ailleurs” par des spores transportées sur de longues distances par le vent. Une telle dispersion à grande échelle est lente et prend souvent des décennies.

Mais “quand quelque chose peut survivre in situ”, dit Convey à propos de la mousse découverte par son équipe, “ça accélère vraiment le processus de recolonisation”. Ces mousses peuvent peindre un paysage vert sans vie presque du jour au lendemain, ouvrant la voie à l’arrivée et à l’établissement d’autres organismes.

Bien que les mousses âgées découvertes par La Farge et Convey soient remarquables, la clique des survivants de l’ère glaciaire s’étend bien au-delà de ce seul groupe de plantes.

Tatiana Vishnivetskaya a étudié les microbes anciens assez longtemps pour rendre la routine extrême. Microbiologiste à l’Université du Tennessee, Vishnivetskaya fore profondément dans le pergélisol sibérien pour cartographier le réseau des organismes unicellulaires qui ont prospéré il y a des siècles.

Elle a réussi à faire revivre des bactéries d’un million d’années sur une boîte de Pétri. Elles ressemblent “beaucoup aux bactéries que l’on peut trouver dans les environnements froids [aujourd’hui]”, dit-elle.

Mais l’année dernière, l’équipe de Vishnivetskaya a annoncé une “découverte accidentelle” – une découverte avec un cerveau et un système nerveux – qui a brisé la compréhension des scientifiques de l’endurance extrême.

Comme d’habitude, les chercheurs cherchaient des organismes unicellulaires, les seules formes de vie que l’on croyait viables après des millénaires enfermés dans le permafrost. Ils ont placé le matériel congelé sur des boîtes de Pétri dans leur laboratoire à température ambiante et ont remarqué quelque chose d’étrange.

Parmi les bactéries et les amibes chétives, des vers étaient longs et segmentés, avec une tête à une extrémité et un anus à l’autre – les nématodes.

“Bien sûr, nous avons été surpris et très excités”, a dit Vishnivetskaya. Les nématodes qui ont repris vie étaient les créatures les plus complexes que Vishnivetskaya – ou qui que ce soit d’autre – avait observé revenir à la vie après une longue période de gel.

Elle a estimé qu’un nématode était âgé de 41 000 ans – de loin le plus vieil animal vivant jamais découvert. Ce ver vivait dans le sol sous les pieds des Néandertaliens et avait vécu dans le laboratoire high-tech de Vishnivetskaya pour rencontrer les humains d’aujourd’hui.

Les experts ont suggéré que les nématodes sont bien équipés pour supporter des millénaires enfermés dans le pergélisol.

“Ces insectes survivent à peu près à tout”, explique Gaétan Borgonie, chercheur sur les nématodes à Extreme Life Isyensya à Gentbrugge, en Belgique, qui n’était pas impliqué dans l’étude de Vishnivetskaya.

Il a dit que les nématodes sont omniprésents dans les divers habitats de la Terre. Borgonie a trouvé des communautés grouillantes de nématodes à trois kilomètres sous la surface de la Terre, dans des puits de mine sud-africains avec peu d’oxygène et une chaleur brûlante.

Lorsque les conditions environnementales se détériorent, certaines espèces de nématodes peuvent se réfugier dans un état d’animation en suspension appelé stade dauer – dauer signifie durée en allemand – dans lequel ils préviennent l’alimentation et développent un revêtement protecteur qui les protège des conditions extrêmes.

Vishnivetskaya n’est pas sûre si les nématodes que son équipe a retirés du pergélisol ont passé les époques au stade dauer. Mais elle a spéculé que les nématodes pourraient théoriquement survivre indéfiniment s’ils étaient congelés de façon stable.

“Ils peuvent durer un certain nombre d’années si leurs cellules restent intactes”, dit-elle.

Borgonie est d’accord. Tout en admettant que la découverte de nématodes du Pléistocène était “une énorme surprise”, il a dit : “S’ils ont survécu 41 000 ans, je n’ai aucune idée de la limite supérieure.”

Il considère l’endurance virtuose des nématodes dans un contexte cosmique. “C’est une très bonne nouvelle pour le système solaire”, a déclaré M. Borgonie, qui croit que ces prouesses de survie pourraient être le signe de la vie sur d’autres planètes.

Ici sur Terre, de nombreuses espèces sont en voie d’extinction à mesure que les humains mélangent le climat de la planète. Mais près des pôles de dégel, quelques organismes robustes révèlent une résistance incroyable.

C’est l’évangile écologique que certaines créatures – des oiseaux aux papillons en passant par les gnous – survivent en migrant sur de vastes distances dangereuses pour trouver un habitat favorable. Des découvertes plus récentes suggèrent un mode migratoire différent : à travers le temps.

Après un sommeil prolongé dans les franges glacées de la Terre, les bactéries, les mousses et les nématodes se réveillent à une nouvelle époque géologique. Et pour ces modèles d’endurance, le temps est parfait.

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Sources : ScienceAlert, The Washington Post – Traduit par Anguille sous roche