Les microbes ont des peaux qui réagissent à l’environnement, de la même manière que notre peau transpire lorsqu’il fait chaud ou frissonne lorsqu’il fait froid dehors. Les peaux microbiennes fossilisées peuvent nous donner un aperçu de la façon dont le climat était dans le passé géologique profond. En découvrant le «chaînon manquant» entre ces peaux fossiles et les peaux de bactéries vivantes, Diana Sahonero, microbiologiste au Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ), a considérablement amélioré la précision des reconstructions et des prévisions climatiques.
Les peaux microbiennes sont constituées de lipides – des molécules grasses – qui peuvent être conservées sous forme de fossiles nous racontant des histoires sur la façon dont ces microbes vivaient dans le passé. « Certains lipides microbiens sont largement utilisés pour reconstruire les climats passés. Ils ont toujours été entourés de mystère, car nous ne savions pas quels microbes les fabriquaient et dans quelles conditions. Ce manque d’informations limite le pouvoir prédictif de ces molécules pour reconstruire les conditions environnementales passées. conditions », déclare Sahonero.
Maintenant, son étude montre quelles bactéries fabriquent ces lipides et aussi comment elles ont fait évoluer leur peau lipidique pour s’adapter aux changements environnementaux – une autre étape vers la reconstruction et la prévision plus en détail du changement climatique.
Reconstitutions climatiques
Les lipides, les éléments constitutifs moléculaires de la membrane cellulaire, sont uniques pour chaque espèce microbienne. « Cela fonctionne exactement comme les empreintes digitales, elles peuvent être utilisées pour identifier les restes microbiens », explique Laura Villanueva, professeure associée à la Faculté des géosciences de l’Université d’Utrecht et scientifique principale au NIOZ.
Les lipides des microbes anciens peuvent être trouvés dans les vieux sédiments. Une fois que ces molécules du passé sont séparées, identifiées et liées à des groupes de bactéries actuellement vivants, les lipides peuvent fonctionner comme des « biomarqueurs ». Ces marqueurs peuvent nous renseigner sur les conditions atmosphériques et océaniques de l’ancienne terre, car nous savons par les parents vivants des microbes comment ils interagissent avec leur environnement.
Qui a fabriqué ces molécules et comment ?
Pendant longtemps, on ne savait pas exactement quelles bactéries fabriquaient ces lipides spécifiques, appelés tétraéthers ramifiés de glycérol dialkyl glycérol (GDGT). Ce type de lipides est souvent utilisé dans les reconstructions climatiques. Diana et ses collègues ont enfin découvert les bactéries formant ces lipides. Et aussi comment ces bactéries fabriquent réellement les lipides.
« C’était comme chercher une aiguille dans une botte de foin », dit Sahoreno. « Dès le début, nous savions que nous devions répondre à cette question avec une approche massive. Nous devions étudier plus de 1850 protéines pour identifier les microbes fabriquant ces molécules lipidiques. »
Une fois que les chercheurs savent quelles bactéries actuellement vivantes fabriquent ces molécules lipidiques, elles peuvent être utilisées pour faire des reconstructions climatiques plus précises. Les chercheurs peuvent mesurer les interactions de ces bactéries vivantes avec l’eau de mer ou l’atmosphère qui les entoure. Cette information conduit à des « proxies », des clés pour corréler les détails des molécules lipidiques (l’abondance par exemple) aux valeurs de l’environnement. Il s’agit d’une étape importante dans la reconstitution des conditions environnementales et climatiques passées, sur la base d’anciens échantillons de sédiments.
L’évolution précoce de la vie
« Notre étude indique qu’il existe de nombreuses espèces de bactéries actuellement vivantes qui peuvent fabriquer ce type de lipides membranaires. De plus, nous avons constaté que ces bactéries sont toutes limitées à des environnements où l’oxygène est absent », explique Sahonero.
« Cette étude sur les lipides de bactéries de type archéen montre comment ce groupe de microbes qui les produit a développé sa membrane lipidique il y a des milliards d’années. C’est fantastique d’avoir un aperçu de cette partie de l’histoire de la vie. C’était surtout un mystère jusqu’à présent. «
Et ensuite ?
Le travail de Sahonero et de ses collègues est toujours en cours. « Nous savons maintenant quelles bactéries forment ces blocs de construction moléculaires et nous comprenons comment elles le font. Ensuite, nous devons découvrir comment la production de ces molécules dépend de facteurs environnementaux tels que la température de l’eau ou le pH », explique Villanueva. « Ensuite, le proxy basé sur ces lipides bactériens peut être utilisé avec plus de confiance par les (paléo)climatologues. Cela leur donne de nouvelles possibilités pour reconstruire et prédire le changement climatique plus en détail. »
La recherche a été publiée dans Avancées scientifiques.
Plus d’information:
Laura Villanueva et al, Démêler la fracture lipidique : identification des enzymes clés pour la biosynthèse des lipides transmembranaires et éther chez les bactéries, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1101/2022.04.21.487849v1
Fourni par l’Institut royal néerlandais de recherche sur la mer