Les créatures unicellulaires récemment découvertes vivant profondément sous le fond marin ont donné aux chercheurs des indices sur la façon dont ils pourraient trouver la vie sur Mars. Ces bactéries ont été découvertes vivant dans de minuscules fissures à l’intérieur des roches volcaniques après que les chercheurs ont persisté pendant une décennie d’essais et d’erreurs pour trouver une nouvelle façon d’examiner les roches.



Les chercheurs estiment que les fissures rocheuses abritent une communauté de bactéries aussi dense que celle de l’intestin humain, soit environ 10 milliards de cellules bactériennes par centimètre cube (0,06 pouce cube). En revanche, la densité moyenne des bactéries vivant dans les sédiments de boue du fond marin est estimée à 100 cellules par centimètre cube.

« Je m’attends maintenant à ce que je trouve la vie sur Mars. Sinon, il faut que la vie repose sur un autre processus que Mars n’a pas, comme la tectonique des plaques », a déclaré le professeur agrégé Yohey Suzuki de l’Université de Tokyo., se référant au mouvement des masses terrestres autour de la Terre le plus connu pour avoir provoqué des tremblements de terre. Suzuki est le premier auteur du document de recherche annonçant la découverte, publié dans Communications Biology.



Magie des minéraux argileux

« Je pensais que c’était un rêve, de voir une vie microbienne si riche dans les roches », a déclaré Suzuki, se souvenant de la première fois qu’il avait vu des bactéries à l’intérieur des échantillons de roches sous-marines.

Les volcans sous-marins crachent de la lave à environ 1 200 degrés Celsius (2 200 degrés Fahrenheit), qui finit par se fissurer en se refroidissant et en se transformant en roche. Les fissures sont étroites, souvent inférieures à 1 millimètre (0,04 pouce) de diamètre. Au cours de millions d’années, ces fissures se remplissent de minéraux argileux, la même argile utilisée pour faire de la poterie. D’une manière ou d’une autre, les bactéries pénètrent dans ces fissures et se multiplient.

« Ces fissures sont un endroit très convivial pour la vie. Les minéraux argileux sont comme un matériau magique sur Terre; si vous pouvez trouver des minéraux argileux, vous pouvez presque toujours trouver des microbes qui y vivent », a expliqué Suzuki.

Les microbes identifiés dans les fissures sont des bactéries aérobies, ce qui signifie qu’ils utilisent un processus similaire à la façon dont les cellules humaines produisent de l’énergie, en s’appuyant sur l’oxygène et les nutriments organiques.

« Honnêtement, ce fut une découverte très inattendue. J’ai eu beaucoup de chance, car j’ai failli abandonner », a déclaré Suzuki.

Croisière pour des échantillons d’océan profond

Suzuki et ses collègues ont découvert les bactéries dans des échantillons de roche qu’il a aidé à collecter fin 2010 lors du programme intégré de forage océanique (IODP). L’expédition 329 de l’IODP a emmené une équipe de chercheurs de l’île tropicale de Tahiti au milieu de l’océan Pacifique à Auckland, en Nouvelle-Zélande. Le navire de recherche a ancré au-dessus de trois emplacements le long de la route à travers le Gyre du Pacifique Sud et a utilisé un tube métallique de 5,7 kilomètres de long pour atteindre le fond de l’océan. Ensuite, une foreuse a abattu 125 mètres sous le fond marin et a prélevé des échantillons de carottes, chacun d’environ 6,2 centimètres de diamètre. Les 75 premiers mètres sous le fond marin étaient des sédiments de boue, puis les chercheurs ont recueilli 40 autres mètres de roche solide.

Selon l’emplacement, les échantillons de roche étaient estimés à 13,5 millions, 33,5 millions et 104 millions d’années. Les sites de collecte n’étaient pas à proximité de bouches hydrothermales ou de canaux d’eau sous-marins, de sorte que les chercheurs sont convaincus que les bactéries sont arrivées dans les fissures indépendamment plutôt que d’être forcées par un courant. Les échantillons de carottes rocheuses ont également été stérilisés pour éviter la contamination de la surface à l’aide d’un lavage artificiel à l’eau de mer et d’une combustion rapide, un processus que Suzuki compare à la fabrication de sushis aburi (brûlés à la flamme).

À cette époque, la façon standard de trouver des bactéries dans des échantillons de roche était de déchiqueter la couche externe de la roche, puis de broyer le centre de la roche en poudre et de compter les cellules de cette roche concassée.

« Je faisais des bruits forts avec mon marteau et mon burin, brisant des roches ouvertes pendant que tout le monde travaillait tranquillement avec leur boue », se souvient-il.

Comment trancher un rocher

Au fil des ans, continuant d’espérer que des bactéries pourraient être présentes mais incapable d’en trouver, Suzuki a décidé qu’il avait besoin d’une nouvelle façon de regarder spécifiquement les fissures qui traversent les rochers. Il a trouvé l’inspiration dans la façon dont les pathologistes préparent des tranches ultrafines d’échantillons de tissus corporels pour diagnostiquer la maladie. Suzuki a décidé de recouvrir les roches d’un époxy spécial pour soutenir leur forme naturelle afin qu’elles ne s’effondrent pas lorsqu’il découpait de fines couches.

Ces fines feuilles de roche solide ont ensuite été lavées avec un colorant qui tache l’ADN et placées au microscope.

Les bactéries sont apparues sous la forme de sphères vertes brillantes étroitement emballées dans des tunnels qui brillent en orange, entourées de roches noires. Cette lueur orange provient des dépôts minéraux argileux, le « matériau magique » donnant aux bactéries un endroit attrayant pour vivre.

L’analyse de l’ADN du génome entier a identifié les différentes espèces de bactéries qui vivaient dans les fissures. Les échantillons provenant de différents endroits contenaient des espèces de bactéries similaires, mais pas identiques. Les roches à différents endroits sont d’âges différents, ce qui peut affecter les minéraux qui ont eu le temps de s’accumuler et donc les bactéries les plus courantes dans les fissures.

Suzuki et ses collègues pensent que les fissures remplies d’argile minérale concentrent les nutriments que les bactéries utilisent comme carburant. Cela pourrait expliquer pourquoi la densité des bactéries dans les fissures rocheuses est de huit ordres de grandeur supérieure à la densité des bactéries vivant librement dans les sédiments de boue où l’eau de mer dilue les nutriments.

Du fond de l’océan à Mars

Les minéraux argileux qui remplissent les fissures dans les roches océaniques profondes sont probablement similaires aux minéraux qui peuvent se trouver dans les roches à la surface de Mars.

« Les minéraux sont comme une empreinte digitale des conditions qui étaient présentes lorsque l’argile s’est formée. Niveaux neutres à légèrement alcalins, basse température, salinité modérée, environnement riche en fer, roche basaltique – toutes ces conditions sont partagées entre l’océan profond et la surface de Mars « , a déclaré Suzuki.

L’équipe de recherche de Suzuki entame une collaboration avec le Johnson Space Center de la NASA pour concevoir un plan pour examiner les roches collectées de la surface martienne par des rovers. Les idées incluent de garder les échantillons enfermés dans un tube en titane et d’utiliser un scanner CT (tomodensitométrie), un type de rayons X 3D, pour rechercher la vie à l’intérieur de fissures remplies de minéraux argileux.

« Cette découverte de la vie là où personne ne l’attendait dans une roche solide sous le fond marin pourrait changer la donne pour la recherche de la vie dans l’espace », a déclaré Suzuki.