Où la vie survivra-t-elle lorsque la Terre entrera dans un gel profond ?MITLes scientifiques pensent que les bassins d'eau de fonte disséminés sur la glace terrestre pourraient constituer l'un des refuges où la vie peut survivre.Dans Communications NatureDans une étude publiée, les chercheurs suggèrent que certaines premières formes de vie complexes auraient pu survivre dans des mares de fonte peu profondes il y a entre 635 millions et 720 millions d'années - la période de la « Terre boule de neige » où une grande partie de la Terre était recouverte de glace.
L’équipe a découvert que les eucaryotes – les cellules complexes qui ont finalement donné naissance à toute vie multicellulaire – pouvaient survivre dans de petites étendues d’eau qui se forment à la surface des calottes glaciaires peu profondes près de l’équateur. Dans ces zones, la poussière et les débris peuvent assombrir la surface de la glace, augmenter l’absorption de chaleur et provoquer une fonte localisée. À des températures proches de 0 degré Celsius, ce processus pourrait avoir créé un environnement d’eau de fonte habitable pour le début de la vie.
Pour étayer leur hypothèse, les chercheurs se sont tournés vers des conditions similaires dans l’Antarctique aujourd’hui. Ils ont étudié des conditions similaires aux petits bassins de fonte qui auraient pu exister pendant Snowball Earth le long du bord de la calotte glaciaire.
L'équipe de recherche a collecté des échantillons dans plusieurs étangs de la plateforme de glace McMurdo. Les membres de l'expédition de Robert Falcon Scott en 1903 ont décrit la plate-forme de glace McMurdo comme de la « glace sale ». Les scientifiques du MIT ont trouvé des traces d'eucaryotes dans chaque étang qu'ils ont échantillonné. La composition de ces formes de vie varie d’un étang à l’autre, affichant une étonnante biodiversité. Ils ont également observé que la salinité avait un effet significatif sur les types d’organismes présents : les étangs avec une salinité plus élevée avaient des communautés plus similaires, tandis que les étangs avec de l’eau plus douce avaient des populations distinctes.
Les chercheurs Ian Hawes de l'Université de Waikato et Mark Shallenberger de l'Université d'Otago ont mesuré les conditions physico-chimiques des bassins d'eau de fonte. Crédit photo : Roger Sammons
"Nous avons montré que les bassins de fonte sont des sites candidats où les premiers eucaryotes auraient pu s'abriter lors de ces événements glaciaires mondiaux", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Fatima Husain, étudiante diplômée au Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes (EAPS) du MIT. "Cela montre que la diversité existe et est possible dans ce type d'environnements. C'est vraiment une histoire sur la résilience de la vie."
Les co-auteurs de l'étude au MIT comprennent le professeur Schlumberger de géobiologie Roger Summons et l'ancien chercheur postdoctoral Thomas Evans. Parmi les autres collaborateurs figurent Jasmin Millar de l'Université de Cardiff, Anne Jungblut du Musée d'histoire naturelle de Londres et Ian Hawes de l'Université de Waikato en Nouvelle-Zélande.
« Terre boule de neige » est le nom commun de la période glaciale de l’histoire de la Terre. Il fait généralement référence à deux périodes glaciaires consécutives qui se sont produites pendant la période cryogénienne et ont duré des millions d'années, que les géologues appellent la période il y a entre 635 millions et 720 millions d'années. La question de savoir si la Terre ressemblait davantage à une boule de neige dure ou à une « boule de boue » plus molle à cette époque fait encore débat. Mais les scientifiques sont sûrs d’une chose : une grande partie de la planète est embourbée dans un gel profond, avec des températures mondiales moyennes tombant à moins 50 degrés Celsius. La question est : comment et où la vie a-t-elle survécu ?
"Nous souhaitons comprendre les bases d'une vie complexe sur Terre. Nous trouvons des preuves de la présence d'eucaryotes autour du Protérozoïque dans les archives fossiles, mais nous manquons largement de preuves directes de l'endroit où ils auraient pu vivre", a déclaré Hussain. "Le but de ce mystère est que nous savons que la vie a survécu. Nous essayons simplement de comprendre comment et où elle a survécu."
Une éponge marine est transportée du fond de l'océan jusqu'à la surface, près des bassins de fonte de l'inlandsis de McMurdo. Crédit photo : Roger Summons
Il existe de nombreuses idées sur les endroits où les organismes auraient pu se réfugier pendant Snowball Earth, y compris certaines zones de haute mer (si de tels environnements existaient), dans et autour des bouches hydrothermales des grands fonds et sous les calottes glaciaires. En examinant les bassins d’eau de fonte, Husain et ses collègues ont émis l’hypothèse que l’eau de fonte de la glace de surface à cette époque aurait pu également favoriser la présence des premiers eucaryotes.
"Il existe de nombreuses hypothèses sur l'endroit où la vie aurait pu survivre et s'abriter pendant l'ère protérozoïque, mais nous n'avons pas d'analogies parfaites pour toutes", a noté Hussein. "La présence et l'accessibilité de bassins de fusion supraplaciaux sur Terre nous donnent désormais l'opportunité de nous concentrer réellement sur les organismes eucaryotes qui vivent dans ces environnements."
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont analysé des échantillons prélevés dans des étangs d’eau de fonte en Antarctique. En 2018, Sammons et ses collègues néo-zélandais se sont rendus dans une zone de la plate-forme de glace McMurdo de l'Antarctique oriental, connue pour abriter de petits bassins de fonte, chacun mesurant seulement quelques pieds de profondeur et plusieurs mètres de largeur. Là, l’eau gèle jusqu’au fond de l’océan, emprisonnant ainsi les sédiments sombres et la vie marine. La perte de glace provoquée par le vent à la surface de l'océan crée une sorte de tapis roulant et, au fil du temps, ces fragments piégés sont transportés vers la surface, où ils absorbent la chaleur du soleil, provoquant la fonte de la glace, tandis que la glace sans fragments environnants reflète la lumière solaire entrante, créant des bassins de fonte peu profonds.
Le fond de chaque bassin est recouvert d’un tapis microbien qui s’accumule au fil des années pour créer des couches de colonies de cellules collantes.
"Ces tapis peuvent avoir plusieurs centimètres d'épaisseur, être colorés et superposés", a expliqué Hussain.
Ces tapis microbiens sont composés de cyanobactéries, qui sont des organismes photosynthétiques procaryotes unicellulaires dépourvus de noyau ou d'autres organites. Bien que ces anciens micro-organismes soient connus pour survivre à certains des environnements les plus difficiles de la planète, notamment les bassins d’eau de fonte, les chercheurs se sont demandés si les eucaryotes – des organismes complexes qui ont développé des noyaux cellulaires et d’autres organites liés à la membrane – pourraient résister à des rigueurs similaires. Répondre à cette question nécessitera plus qu’un microscope, car les caractéristiques des minuscules eucaryotes présents dans les tapis microbiens sont trop subtiles pour être distinguées à l’œil nu.
Fragments de tapis cyanobactérien collectés au bord d’un étang d’eau de fonte. Crédit photo : Roger Summons
Pour identifier les eucaryotes, l’équipe a analysé les tapis microbiens à la recherche de lipides spécifiques qu’ils produisent, appelés stérols, ainsi que d’un composant génétique appelé acide ribonucléique ribosomal (ARNr), qui peuvent tous deux être utilisés pour identifier des organismes avec différents degrés de spécificité. Ces deux ensembles d'analyses indépendants fournissent des empreintes complémentaires pour certains groupes eucaryotes. Dans le cadre de leur étude des lipides, ils ont découvert un certain nombre de gènes de stérols et d’ARNr dans le tapis microbien qui sont étroitement liés à des types spécifiques d’algues, de protistes et de microbes. Les chercheurs ont pu évaluer le type et l’abondance relative des gènes lipidiques et ARNr dans différents étangs et ont découvert que la diversité des eucaryotes dans ces étangs était stupéfiante.
« Il n’y a pas deux étangs identiques », a déclaré Hussein. "Ils avaient des caractéristiques répétitives, mais des abondances variables. Nous avons trouvé diverses communautés d'eucaryotes de tous les principaux taxons dans tous les étangs étudiés. Ces eucaryotes sont des descendants d'eucaryotes qui ont survécu à Snowball Earth. Cela met vraiment en évidence que les étangs d'eau de fonte de Snowball Earth peuvent avoir agi comme des oasis supraglaciaires, nourrissant les eucaryotes et facilitant ainsi la diversification et la prolifération d'une vie complexe ultérieure, y compris nous, les humains. "
Compilé à partir de / scitechdaily