À l’aide d’un microscope puissant, des chercheurs de l’Université de l’Alabama ont montré une méthode qui peut fournir des données solides pour déterminer l’origine de la vie sur Terre et si la vie existait sur d’autres planètes.
Dirigés par des géologues de l’UA spécialisés dans l’utilisation de microscopes puissants sur du matériel biologique, les chercheurs ont prouvé que des éléments traces de la vie microbienne précoce peuvent être trouvés dans les roches et les minéraux, ce qui pourrait aider à déterminer quand la vie a commencé sur Terre, selon des découvertes publiées dans Actes de l’Académie nationale des sciences.
Certaines bactéries créent des cristaux, mais il peut être difficile de décider si un ancien minuscule cristal dans une roche a été fabriqué par des bactéries ou par la formation de minéraux inorganiques. En utilisant la tomographie par sonde atomique dans une étude menée par le Dr Alberto Perez-Huerta, professeur de sciences géologiques à l’UA, les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient identifier les empreintes chimiques à l’échelle nanométrique laissées par les bactéries qui différencient les cristaux de ceux formés dans un processus géologique.
La méthode pourrait être utilisée sur des échantillons d’autres planètes telles qu’une météorite ou un spécimen renvoyé de Mars par un vaisseau spatial pour juger s’il y avait autrefois des bactéries présentes dans l’échantillon, selon les résultats.
« Des études antérieures qui ont plaidé pour un lien entre l’origine de la vie et les minéraux ont été basées sur des preuves circonstancielles », a déclaré Perez-Huerta. « Notre approche fournit le pistolet irréfutable qui permet aux scientifiques de visualiser des preuves directes de ce lien. Cela peut débloquer de nombreuses données précieuses sur la façon dont la vie est apparue il y a des millions d’années sur Terre et peut soulever des questions sur ce qui constitue la vie sur d’autres planètes. »
Pour l’étude, les chercheurs de l’UA ont utilisé les instruments disponibles au Alabama Analytical Research Center, un centre de recherche dédié à la caractérisation à l’échelle nanométrique, étudiant et manipulant des matériaux qui peuvent être 1 000 fois plus petits qu’un cheveu humain. Il comprend des sondes atomiques qui révèlent une carte atomique 3D détaillée d’un matériau.
À cette échelle, cependant, il a été difficile d’étudier les matériaux organiques, limitant les réponses à la question de savoir quand la vie est apparue sur Terre. Les scientifiques datent les roches les plus anciennes d’environ 3,8 milliards d’années avec des preuves potentielles de l’apparition de bactéries dans les roches il y a environ 3,5 milliards d’années. Cependant, il n’est pas clair comment ou précisément quand les bactéries se sont formées, ni quel type de bactérie s’est formé le plus tôt.
La formation de cristaux est l’endroit le plus susceptible de trouver ces premiers microbes. Un type de forme de vie appelé bactérie magnétotactique forme des cristaux magnétiques à l’intérieur d’eux-mêmes pour s’aligner sur le champ magnétique terrestre, créant essentiellement une boussole pour la navigation. Quand ils meurent, les cristaux sont laissés pour compte, mais, à cette taille, il a été difficile de dire si un cristal provenait de la bactérie.
En utilisant des échantillons connus pour avoir des cristaux organiques, le projet dirigé par UA a montré que les bactéries magnétotactiques laissent derrière elles des traces nanométriques des éléments carbone et azote, nécessaires à la vie sur Terre.
« Nous avons démontré qu’à cette petite échelle, nous pouvons trouver les éléments clés de la vie », a déclaré Perez-Huerta. « La capacité de trouver ces biosignatures nous permet de comprendre les formes de vie primitives qui ont commencé l’évolution. »
Alberto Pérez-Huerta et al, Empreinte biogéochimique de la magnétite bactérienne magnétotactique, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2203758119