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Exobiologie:

Une bactérie faite pour Mars?

Il y a de la vie sur Mars. Les expériences de Viking entreprises pour le déterminer ont été positives. Après que les expériences aient eu lieu et aient montré qu'au moins une vie microbienne existe toujours sur Mars, les résultats ont été rejetés, pour des raisons qui ne semblent plus raisonnable aujourd'hui.

Visitez la page principale de ma section sur Mars pour d'autres informations sur le sujet de la vie Mars. Cette page est juste l'une parmi de nombreuses autres indiquant les pièces de mon argumentation générale qu'il y a la vie sur Mars.

"On accepte largement que les conditions planétaires courantes sur la surface immédiate de Mars éliminent la possibilité qu'il y ait de la vie telle que nous la connaissons."

Peut-être ceci n'est-il pas si généralement accepté...

Est-ce que la bactérie terrienne deinococcus radiodurans provient de Mars?

Anatoli Pavlov et ses collègues de l'Institut Physico-Technique d'Ioffe à Saint-Pétersbourg a annoncé en septembre 2002 qu'il a conclu que le microbe Deinococcus radiodurans, qui peut résister à d'énormes doses de radiations, pourrait avoir évolué vers cette capacité sur l'environnement plus dur de Mars. Le microbe pourrait alors avoir voyagé vers la Terre sur des morceaux de roche projetés dans l'espace par des astéroïdes s'écrasant sur Mars et tombant sur Terre sous forme de météorites.

Il a dit que cela prendrait bien de temps que le temps depuis lequel la vie a existé sur Terre pour que le microbe puisse acquérir ses capacités dans les conditions clémentes de la Terre.

Deinococcus radiodurans est renommé pour sa résistance aux radiations, il peut survivre à plusieurs milliers de fois la dose mortelle pour l'homme. Pour étudier comment cette capacité pourrait être apparue, son équipe a tenté d'induire cette résistance à la radioactivité dans la bactérie bien connue E. coli. Ils ont bombardé E. coli avec assez de rayons gamma pour tuer 99,9 pour cent d'entre elles, ont laissé les survivants récupérer, et ont répété le processus. Pendant le premier cycle juste un centième de la dose mortelle pour l'homme a suffi à éliminer 99,9 pour cent des bactéries, mais après 44 cycles il fallait 50 fois ce niveau initial pour tuer la même proportion de bactéries.

Cependant, les chercheurs ont calculé qu'il faudrait des milliers de tels cycles avant que E. coli deviennent aussi robuste que Deinococcus. Et sur Terre, il faudrait entre un million et cent millions d'années pour que s'accumule chacune des doses, et pendant ce temps les bactéries doivent être inertes. Puisque la vie est apparue sur Terre il y a environ 3,8 milliards d'années, Pavlov ne croit pas qu'il y a eu assez de temps pour que cette résistance à la radioactivité puisse avoir été acquise par une évolution naturelle.

Sur Mars, cependant, les chercheurs ont calculé que les bactéries dormantes pourraient recevoir la dose nécessaire en juste quelques cent mille années, parce que les niveaux de radiation y sont beaucoup plus élevés.

De plus, ils précisent que Mars vacille sur son axe de rotation, produisant un cycle régulier d'oscillations du climat qui mettraient des bactéries en sommeil assez longtemps pour qu'elles accumulent de telles doses, avant que les températures plus élevées ne permettent aux survivantes pour récupérer et de se multiplier. Pavlov a rapporté aux résultats en septembre 2002 au deuxième atelier européen d'astrobiologie à Graz, Autriche.

David Morrison de l'Institut d'Astrobiologie de la NASA est sceptique quant à l'idée que Deinococcus radiodurans soit venu de Mars, arguant du fait que son génome semble semblable à celui d'autres bactéries terrestres. Mais il admet qu'il ne reste aucune explication évidente pour la résistance de la bactérie aux radiations.

La science, au-delà de l'annonce de l'équipe russe:

"Deinococcus radiodurans est l'organisme le plus résistant aux radiations que l'on connaisse. Les Deinococcus radiodurans ont été découverts en 1956 par Arthur W. Anderson à la station d'Expérimentation Agricole de l'Oregon à Corvallis. Parmi les nombreuses caractéristiques des Deinococcus radiodurans, quelques unes des plus remarquables incluent une résistance extrême aux produits chimiques génotoxiques, aux dommages de l'oxydation, aux niveaux élevés de rayonnement ionisant et ultraviolet, et à la déshydratation." [Ref.1]


En haut à droite: Deinococcus radiodurans sur une plaque de nutriment. La couleur rouge provient des pigment de carotène de la bactérie. Crédit: M. Daly, Uniformed Services University of the Health Sciences.

En bas à droite: Deinococcus radiodurans.

D. radiodurans
D. radiodurans

La plupart des extrémophiles se sont optimisés pour une ou deux conditions extrêmes correspondant à des niches écologiques précises sur la Terre comme les sources chaudes de Yosémite. Mais les Deinococcus radiodurans sont plus que cela: ils ont donné naissance à la désignation "polyextrémophile" parce qu'ils peuvent supporter plusieurs différentes conditions extrêmes en même temps, y compris des risques spatiaux des plus dangereux.

En 1956, les scientifiques expérimentant les radiations pour tuer les bactéries afin de conserver la nourriture pendant de longues périodes ont constaté que quelque chose continuait à vivre impunément après les irradiations. C'était fortement inattendu, et c'est ainsi que ce microbe unique a été découvert, et la raison pour laquelle il a été étudié. Son code génétique a été entièrement listé depuis.

Plus récemment on a envisagé d'utiliser Deinococcus radiodurans comme modèle spécial pour que la bioréparation des sites hautement radioactifs abandonnés depuis la fin de la guerre froide. Certains de ces sites contiennent des matériaux radioactifs qui ne sont pas facilement traités par d'autres bactéries. Tandis que quelques autres bactéries sont génétiquement construites pour prospérer dans des conditions toxiques en convertissant les déchets dangereux en effluent réutilisable, aucune ne peut résister au rayonnement comme le fait Deinococcus radiodurans. Il est alors entré dans le livre Guinness des records comme la bactérie la plus résistante du monde.

A l'institut de Batelle, des possibilités de protéomique de haute puissance sont en démonstration, utilisant des Deinococcus radiodurans, par l'équipe de Dave Koppenaal, John Wacker, et James Campbell.

De plus, il y a en réalité plus de caractéristiques que la seule résistance à la radioactivité qui sont conformes à une origine Martienne possible de ce microbe:

En 1999, Dr. Robert Richmond, un chercheur biologiste du Marshall Space Flight Center de la NASA, a dit [Ref.1]:

"Deinococcus radiodurans survit à la plupart des contraintes pour la survie sur Mars - les radiations, le froid, le vide, l'hibernation, les dommages des oxydants, et d'autres facteurs."

La chose amusante est que comme d'autres scientifiques, il étudie l'utilisation possible des extrémophiles pour servir l'exploration humaine des lieux inhospitaliers. Il projette d'employer ces bactéries dans un environnement Martien simulé en laboratoire sur Terre pour tester si de futures expériences de détection de la vie de futures missions de Mars détectent bien la vie sur cette planète.

Mieux encore, son équipe considère d'exporter réellement la bactérie sur Mars dans de futures missions, dans un but de terraformation puisqu'elle survit à l'environnement Martien.

Il a apparemment tout de même aussi considéré l'idée que ce microbe pourrait survivre sur Mars justement parce qu'il pourrait être d'origine Martienne.

Contre-arguments:

Battista a rejeté l'idée que les Deinococcus radiodurans pourraient être venus sur la Terre à bord d'une météorite, disant que la météorite aurait été tellement terriblement échauffée que n'importe quelle forme de vie aurait été tuée. Mais il est pas du tout un spécialiste de ce sujet, et il ne pouvait pas savoir à ce moment-là que des nouveaux résultats de l'étude de la météorite Martienne Allen Hill en octobre 2000 chez Caltech montreraient que [Ref.3]:

"Bien que l'étude n'aborde pas directement la question de la vie dans les météorites, les auteurs disent que les résultats éliminent une objection importante à la théorie de la panspermie - que n'importe quelle forme de la vie atteignant la Terre par une météorite aurait été thermostérilisée pendant l'éjection violente de la roche depuis sa planète d'origine, ou à l'entrée dans l'atmosphère. Des études antérieures ont déjà prouvé qu'une météorite peut entrer dans l'atmosphère de la Terre sans que son matériel intérieur devienne chaud. (etc.)"

La même année, le biologiste Baruch Blumberg, prix Nobel, qui est le directeur de l'Institut d'Astrobiologie de la NASA, a conclu:

"ALH 84001 a stimulé une quantité remarquable de recherches pour évaluer l'hypothèse que la vie existe ailleurs que sur Terre. La présente étude indique que la température à l'intérieur de la météorite pourrait avoir permis à la vie de persister et de voyager probablement vers la Terre depuis Mars."

Quand David Morrison de l'Institut d'Astrobiologie de la NASA indique qu'il doute que Deinococcus radiodurans soit venu de Mars, il cite que son génome semble similaire à ceux d'autres bactéries terrestres. Mais il n'y a aucune raison de proclamer encore que la vie sur une autre planète ne devrait pas être basée sur l'ADN, ou que son code génétique devrait être très différent de celui des organismes présents sur Terre. Au contraire, dans la notion qu'il vienne de Mars, l'idée fondamentale est la panspermie, la contamination précoce des planètes entre elles par échange de leur matériel biologique; et dans ce contexte, il est évidemment prévisible que le matériel biologique sur Terre et sur Mars devrait justement être très semblable dans ses structures de base.

La même réponse est adoptée par les Deinococcus radiodurans quand ils sont exposés à la sécheresse que quand ils sont exposés aux niveaux élevés de radiations, ce qui a conduit quelques chercheurs à conclure que l'organisme a évolué pour survivre à de longues périodes de déshydratation, et que la résistance aux radiations est seulement un effet secondaire remarqué à la suite de la découverte et du développement des technologies d'émissions de radiations pendant la deuxième moitié de ce siècle.

Mais il y a beaucoup d'autres microbes sur terre qui résistent à de longues périodes de déshydratation et mais pas du tout aux radiations. Aucun autre de ces microbes sur Terre ne résiste à n'importe quelle quantité approchant seulement de loin les doses de rayonnement que Deinococcus peut accepter sans dommages. Deinococcus radiodurans est réellement tout à fait unique dans cet aspect.

Une bactérie inhabituelle pour la Terre:

Habituellement, les microbes qui résistent au rayonnement et à la déshydratation mieux que d'autre en sont capables parce qu'ils développent des capsules dures appelé spores autour d'eux. Mais pas Deinococcus radiodurans, qui ne forme pas de spores.

Ce talent enviable a longtemps embarrassé les chercheurs. Quelle pression évolutionnaire pourrait avoir forcé Deinococcus radiodurans à développer de telles capacités de réparation? Il y a des cas rares dans lesquels les éléments radioactifs tels que le concentré d'uranium ou de thorium se forment, mais les flux de rayonnement près de ces emplacements sont encore faibles comparés à ce à quoi D. radiodurans peut résister. D'ailleurs, l'utilisation de l'oxygène par Deinococcus radiodurans et d'autres aspects de son métabolisme suggèrent que la bactérie ait évolué sur la surface de la planète, pas sous Terre dans les points de chauds de rayonnements.

Phil Harriman, directeur de programme dans la génétique du NSF et du programme d'acides nucléiques a dit en 1996[Ref.2]:

"Il n'y a aucune raison apparente d'adopter une radioprotection tellement élevée sur Terre."

Michael J. Daly du Uniformed Service University of the Health Sciences à Bethesda à dit en 1998:

"Il n'y a aucun environnement naturel qui ait des flux de radiation qui auraient pu avoir fait évoluer ainsi cet organisme."

John R. Battista de l'Université d'Etat de la Louisiane à Baton Rouge, rappelant son introduction de ce microbe en 1988:

"Notre conclusion était que les D. radiodurans étaient un organisme construit autour de sa capacité à survivre à des périodes prolongées de dessiccation."

Mais alors les chercheurs ont sans succès recherché la bactérie dans les déserts secs comme ceux du Chili, par exemple. Et en même temps, des parents du microbe ont été récemment trouvés dans les secteurs peu susceptibles de souffrir d'un manque de l'eau, telle que des sources chaudes.

Conclusion:

Bien que les scientifiques aient documenté l'existence d'extrémophiles vivant dans des environnements isolés comme les fumeurs chauds au fond des océans ou les sources chaudes pendant des décennies, ils n'ont jamais trouvé un organisme qui résiste à une si grande palette de conditions extrêmes et vive dans toutes sortes de milieux ou ces conditions n'existent pas du tout. Et cet ensemble de conditions extrêmes correspondent à Mars et n'existent pas sur Terre. Deinococcus radiodurans, un des microbes les plus anciens de la Terre, sont probablement Martiens.

Informations à propos de Deinococcus radiodurans:

Espèce: Deinococcus radiodurans
Code espèce: DEIRA
Type: Eubactérie
Taxonomie: Bactérie; Deinococcus-Thermus; Deinococci; Deinococcales;Deinococcaceae; Deinococcus (TaxID: 1299) [NEWT / NCBI]
Génome: Circulaire, 2.65 Mb + 0.41 Mb; 2 plasmides de 177 Ko et 45 Ko.
Référence(s): MEDLINE=20036896 [NCBI, ExPASy, Israel, Japon]; PubMed=10567266; White O., Eisen J.A., Heidelberg J.F., Hickey E.K., Peterson J.D., Dodson R.J., Haft D.H., Gwinn M.L., Nelson W.C., Richardson D.L., Moffat K.S., Qin H., Jiang L., Pamphile W., Crosby M., Shen M., Vamathevan J.J., Lam P., McDonald L., Utterback T., Zalewski C., Makarova K.S., Aravind L., Daly M.J., Minton K.W., Fleischmann R.D., Ketchum K.A., Nelson K.E., Salzberg S., Smith H.O., Venter J.C., Fraser C.M.; "Genome sequence of the radioresistant bacterium Deinococcus radiodurans R1."; Science 286:1571-1577 (1999).
Séquence officielle du génome, sites web: http://www.tigr.org/tigr-scripts/CMR2/GenomePage3.spl?database=gdr
Autres sites web: GIB (DDBJ) - EBI GeneQuiz
Description: Gram-positive, red-pigmented, nonmotile bacterium. It is resistant to ionizing and UV radiation and hydrogen peroxide. It is the most radiation-resistant organism described to date.
Propriétés: Nombre de membranes: 1
Présence d'un flagelle: ?
Nombre d'intéines: 2 en 2 différentes séquences.

Références:

Et aussi:

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Cette page a été mise à jour le 23 septembre 2002.