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Exobiologie

La vie et les conditions extrêmes

2. Trop froid pour la vie?

Deux visions du monde sont de plus en plus en conflit en ce qui concerne les conditions dans lesquelles la vie peut exister. Ce conflit devient aigu et résulte parfois en propos peu amènes de personnes se définissant comme "sceptiques" quand le sujet est corrélé avec la question de la possibilité que la vie puisse exister sur Mars ou pas.

Une des parties affirme fortement que les conditions sur Mars rendent impossible ou improbable que la vie puisse y exister, soit à n'importe quel endroit de Mars, soit en limitant cette impossibilité ou improbabilité juste à la surface de Mars.

Cet article a un objectif limité. L'objectif est d'offrir une pièce d'un inventaire des conditions les plus extrêmes en lesquelles la vie existe sur terre. Ceci sert d'argument à la notion que la "zone habitable" pour la vie terrestre s'est récemment avérée beaucoup plus large que dans les estimations précédentes.

La partie de cet inventaire discuté ici est: l'environnement froid.

L'idée générale des profanes est qu'à 0°C ou au-dessous, la vie ne peut pas conserver une activité métabolique à cause du gel de l'eau.

L'idée générale des profanes est également que dans un bloc de glace, la température est de manière homogène et au-dessous de 0°C et la vie ne peut pas donc pas exister ni prospérer dans un bloc de glace.

Le fait que des bactéries sont trouvées enfermées dans de la glace des pôles ou des glaces anciennes des pôles était dans les mass media dès 1998. Cependant, ces annonces se référaient généralement à des bactéries qui étaient dormantes et ont été par la suite parfois ranimée, et non à de la vie prospéraient ans le froid des glaces. [1]

Mais en date de 1998, il était également déjà connu que des bactéries crypotendolithotrophes (*) prospéraient en Antarctique à -15°C. [2] [3]

On accepte généralement que les cellules vivantes réagissent d'autant plus lentement que les températures sont froides et qu'elles cessent de réagir autour de -15°C. Cependant ceci ne signifie pas du tout que la vie est détruite à -15°C.

Des découvertes qui ont battu des records ont eu lieu en janvier 1999 et en 2000, quand de larges populations de 200 à 5.000 ml de cellules de bactéries ont été découvertes dans la neige extérieure au pôle sud. L'ADN isolé dans la neige a révélé de manière des types d'ADN semblables à ceux de plusieurs bactéries psychrophiles, et, de façon intéressante, une bactérie très proche du genre Deinococcus, au sujet duquel plus sera dit ailleurs. [7]

Les conditions sur Mars concernant le froid sont que les froids extrêmes y sont bien au-dessous de -15°C. Cependant, le froid n'est pas constant partout et toujours sur Mars, pas même sur la surface ordinaire, et en excluant Mars de la zone habitable en citant les basses températures extrêmes qui se produisent sur Mars, une erreur est faite dans le sens qu'un autre type de résistance de la vie est ignoré: la dormance. La dormance sera discutée dans un article approprié.

Une autre erreur est faite quand une température froide est vue comme une condition homogène. Il a été au contraire découvert en 1998 que des colonies des bactéries étaient non seulement dormantes mais aussi en vie et prospère dans les lacs couverts de glace dans les vallées sèches de McMurdo en Antarctique (76º30-78º20S, 160º-164ºE). [3]. Bien que la température mesurée là dans l'air ou la glace soit bien ci-dessous de -15°C et que la sécheresse du paysage y semble totale avec absolument aucune eau liquide, des lacs sous les glaces mais également les poches microscopiques d'eau liquide incluses dans les glaces solides à deux mètres de profond contenaient ces colonies de bactéries.

Précédemment, les couvertures de glace permanentes de nos régions polaires ont été effectivement considérées comme des barrières physiques interdisant les mélanges de matériaux, le transport de matériaux, et bloquant le rayonnement solaire nécessaire pour la photosynthèse. C'est par la suite qu'il a été identifié que ces régions soutiennent des habitats et des populations microbiennes viables.

La réalisation de cela s'est faite en plusieurs étapes de découvertes: d'abord, des gaz de protoxyde d'azotes imprévus ont été mesurés dans la couverture de glace. Puis, des cellules d'algues microscopiques et des bactéries ont été trouvées en association rapprochée avec des inclusions résidentes de dépôts dans l'intérieur de plusieurs zones de couvertures de glace permanentes. Ensuite, des enregistrements historiques de la température ont été analysés et se sont trouvé indiquer que des quantités substantielles d'eau liquide, jusqu'à 70% dans le volume de glace, ont été produites pendant les mois d'été en des points de la glace où se trouvaient des inclusions de dépôts. Les enregistrements de la température et les morphologies des bulles autour de telles inclusions ont résulté en une compréhension de ce que l'absorption du rayonnement tombant sur ces inclusions, en l'absence des processus conducteurs qui pourraient absorber l'énergie calorifique résultante, ont menée à des fontes et recongélation de la glace en produisant des poches d'eau liquide localisées. Et finalement il a été observé que des organismes autour de ces inclusions n'étaient pas inertes mais vivantes et prospérants.

A gauche:

Colonie de bactéries prospérant dans un bloc de glace de l'Antarctique.

Ces découvertes ont été publiées dans des journaux scientifiques appropriés, à comité de lecture, comme par exemple un article de 1998 dans le magazine Science avec l'abstract comprenant ce qui suit:

"Les couvertures permanentes de glace des lacs antarctiques dans les vallées sèches de McMurdo développent des inclusions d'eau liquide en réponse au chauffage solaire des dépôts d'origine éolien internes. Les particules des dépôts de glace servent d'aliment (organiques et inorganiques), de microzones enrichies pour l'établissement d'un complexe microbien physiologiquement et écologiquement capable de la photosynthèse, de la fixation de l'azote, et de la décomposition. Le complexe est capable d'établir et de modifier physiquement et chimiquement une "oasis" microbienne relativement nutritive et enrichie en matières organique incorporée dans la couverture de glace du lac." [3]

Précédemment totalement inconnues, les colonies prospères de bactéries dans les glaces ont été trouvées par une équipe d'experts menés par Stephen Giovannoni, Professeur associé de microbiologie à l'Université d'Etat de l'Oregon aux Etats-Unis, qui a indiqué:

"C'est un environnement très stérile avec pratiquement rien que nous associons habituellement à la matière organique. Mais ces cyanobactéries photosynthétiques sont vivantes, en autosuffisance et en croissance. Elles ont leur propre petit monde là, nous nous ne savions rien." [1]

Il a également indiqué:

"Il a été suggéré que Mars soit trop sec et froid pour que la vie existe. Mais on sait également que Mars tout comme Europa ont de l'eau gelée sur ou près de leurs surfaces. Nous spéculons que des formes de vie semblables pourraient exister sur Mars ou Europa." [2]

Une autre étude de la vie bactérienne découverte sous un haut glacier arctique a commenté que si "un environnement terrestre peut fournir un modèle pour des habitats viables pour la vie sur Mars, puisque les conditions semblables peuvent exister ou ont pu avoir existé dans les dépôts sédimentaires sous la calotte de glace du pôle nord de Mars." [8]

Une autre recherche sur la glace antarctique a poussé la limite de la plus basse température pour la vie sur terre à -20°C, indiquant:

"Les bactéries CTC-actives (0,5 à 4% du total) et les cellules détectables par les sondes de rRNA (18 à 86% du total) ont été trouvées dans tous les échantillons de glace, y compris les plus froids (- 20°C), où pratiquement toutes les cellules actives étaient associées à des particules. Le pourcentage des bactéries actives associées aux particules augmentait au fur et à mesure que la température baissait, de même que les pourcentages des CFB (16 à 82% des bactéries) et d'Archaea (0,0 à 3,4% de cellules totales). Ces résultats, combinés avec des analyses de corrélation entre les variables concernant les bactéries et les mesures de la matière particulaire dans la glace aussi bien que l'augmentation des CFB à de plus basses températures, réaffirment l'importance de l'association entre particules ou association avec leur surface de l'activité bactérienne aux températures inférieures à zéro. Les mesures de cette activité aussi bas que -20°C ajoute à la notion que les inclusions liquides dans les environnements gelés fournissent un habitat adapté pour des populations microbiennes actives sur terre et probablement ailleurs." [9]

D'autres équipes de la science ont rapporté les résultats semblables. [4] [5] [6] [10] [11]

A gauche:

Colonie de bactéries prospérant dans un bloc de glace de l'antarctique.

Le matériel qui n'est pas de la glace mais des inclusions de particules de la surface chauffe aux rayons du soleil et la dissipation thermique créent des poches d'eau liquides et des bulles. Ce matériel sert de nourriture aux bactéries. Il a comme conséquence un écosystème vivant bien que la température générale de la glace soit bien au dessous de 0°C.

Références.

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Cette page a été mise à jour le 9 août 2006.