Les communautés microbiennes du lac se présentent sous deux formes distinctes : de grands cônes ronds et des structures plus petites en forme de pinacle. Crédit : Dale T. Andersen et James Grecian
Dans les profondeurs des lacs reculés de l’Antarctique, des communautés de micro-organismes prospèrent là où peu de formes de vie peuvent survivre. Les scientifiques étudient les structures formées par ces communautés pour mieux comprendre la vie microscopique dans ces environnements extrêmes, ce qui peut offrir des indices sur la façon dont la vie a évolué.
Le lac Untersee est le plus grand lac d’eau douce de l’intérieur de l’Antarctique de l’Est.
Avec une surface constamment enfouie sous plusieurs mètres de glace et une exposition limitée au soleil pendant une grande partie de l’année, le lac est dépourvu d’organismes de plus grande taille comme les plantes et les animaux. Mais dans ses profondeurs, un riche écosystème aide les scientifiques à mieux comprendre l’évolution de la vie sur notre planète primitive.
De vastes communautés d’organismes microscopiques forment des structures particulières au fond du lac, allant de celles en forme de petits pinacles étroits à des structures plus grandes en forme de cône. La raison pour laquelle elles se forment sous deux formes différentes est un mystère pour les scientifiques, mais une étude récente publiée dans Microbiologie environnementale cherche à répondre à cette question.
Anne Jungblut, chercheuse en microbiologie au musée et auteure de l’étude, explique : « Étant donné que le lac Untersee présente deux formations différentes, cela nous permet d’étudier comment ces structures microbiennes se sont formées. »
« Si les microbes de ces structures sont similaires, cela suggère qu’ils sont principalement façonnés par des forces environnementales. Mais si leur composition en espèces est différente, cela pourrait signifier que la façon dont ces espèces se développent a une plus grande influence sur la forme de ces structures. »
« Comme ces deux structures se développent côte à côte dans le même environnement, nous pensons que les espèces de microbes jouent un rôle plus important dans la forme de la structure. C’est pourquoi, dans cette étude, nous avons voulu examiner de plus près les organismes qui composent ces structures. »
Le lac Untersee est un grand lac d’eau douce situé à l’est de l’Antarctique, recouvert en permanence de glace. Crédit : Dale T. Andersen et James Grecian
De quoi sont constituées ces structures ?
Bien que le lac Untersee soit constamment recouvert de glace, juste assez de lumière pénètre dans les profondeurs du lac, permettant à la vie photosynthétique de survivre.
La couche supérieure de ces structures microbiennes est très colorée, car elle est remplie d’organismes photosynthétiques qui fabriquent des pigments pour aider à capter la petite lumière qui atteint le fond du lac. Sous cette couche, on dirait de l’argile vide, mais elle est également remplie de différents organismes qui n’utilisent pas la lumière pour se développer.
Les chercheurs ont analysé plusieurs minuscules échantillons, chacun pesant moins d’un gramme, pour en savoir plus sur les espèces qui composent ces différentes structures. Ils ont ensuite extrait l’ADN et l’ont utilisé pour assembler les génomes des différentes espèces afin de voir ce qui était présent.
Les échantillons contenaient une grande variété d’organismes unicellulaires, comme les archées, et des protistes plus complexes, comme les microchampignons, les ciliés et les amibes. Les couches extérieures étaient en grande partie constituées de cyanobactéries, un type de bactéries photosynthétiques naturellement présentes dans la plupart des écosystèmes d’eau douce du monde.
Les deux types de structures microbiennes étaient dominés par deux types différents de cyanobactéries. Les structures en forme de cône contenaient un nombre plus élevé de cyanobactéries épaisses du genre Microcoleus, et les structures en forme de pinacle contenaient un nombre plus élevé d’Elainellacea, plus fines.
« D’après nos recherches, nous pensons que les cyanobactéries jouent un rôle dans la formation de ces structures », explique Anne. « Il doit donc y avoir une façon dont elles se développent qui conduit à ces différentes formes. »
« Mais nous ne savons pas encore pourquoi certaines zones du lac abritent différentes espèces et comment ces différents micro-organismes interagissent entre eux. C’est quelque chose que nous voulons explorer dans nos recherches futures. »
Comment ces structures microbiennes nous en disent-elles davantage sur les débuts de la vie sur Terre ?
Chaque année, les structures microbiennes du lac Untersee continuent de croître à mesure que la combinaison des micro-organismes et des sédiments tombés crée des couches qui peuvent former de grandes structures sur des centaines d’années, voire des milliers d’années.
Ces structures microbiennes molles se forment de manière similaire aux stromatolites, qui sont apparues sur notre planète il y a des milliards d’années et comptent parmi les plus anciens fossiles connus.
Bien que les stromatolites existent encore aujourd’hui, ils sont surtout connus comme une caractéristique principale de l’Archéen, qui s’étend de 4 à 2,5 milliards d’années. À cette époque, il n’y avait ni plantes, ni animaux, ni autres organismes complexes que nous connaissons aujourd’hui.
La seule vie qui existait était unicellulaire. De nombreux stromatolites de l’Archéen étaient également constitués de cyanobactéries photosynthétiques, et on pense qu’elles sont en grande partie responsables de l’atmosphère riche en oxygène dont nous dépendons aujourd’hui.
Les scientifiques profitent de l’occasion pour étudier les structures microbiennes laminées vivantes pour tenter d’en savoir plus sur la façon dont la vie a évolué au cours de cette période précoce de l’histoire de la Terre.
« La plupart des habitats sur Terre abritent aujourd’hui de nombreux organismes qui n’existaient pas sur la Terre primitive », explique Anne. « Nous étudions donc ces structures en Antarctique parce que c’est un environnement extrême où peu de créatures peuvent vivre et qui reflète donc mieux ce qu’il était à l’époque archéenne. »
« Le lac Untersee est unique en ce sens qu’il présente différentes formes de structures microbiennes. L’étude de ces structures peut nous aider à en apprendre davantage sur la manière dont la vie a évolué, s’est formée et s’est organisée et sur la mesure dans laquelle elle a été influencée par les forces environnementales. »
Plus d’information:
Carla Greco et al., La métagénomique résolue par génome révèle divers taxons et une complexité métabolique dans les structures microbiennes des lacs antarctiques, Microbiologie environnementale (2024). DOI: 10.1111/1462-2920.16663
Fourni par le Musée d’histoire naturelle
Cet article est republié avec l’aimable autorisation du Musée d’histoire naturelle. Lisez l’article original ici.
Citation:Les structures microbiennes dans un lac antarctique pourraient en révéler davantage sur l’évolution de la vie (2024, 17 juillet) récupéré le 17 juillet 2024 à partir de
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