Les bactéries extrémophiles survivent 3 décennies dans un environnement toxique et changent les perspectives de la science

Le CSIC a trouvé une constatation qui a des bactéries en tant que protagonistes depuis qu'ils ont pu s'adapter et proliférer dans un environnement très hostile; Plus précisément, 30 ans ont survécu dans l'eau lourde ou ce qui est le même, un milieu très toxique.

Une nouvelle qui suppose une avance entière pour sa signification car elle peut contribuer à la recherche de la vie dans des environnements extrêmes du système solaire comme ceux qui sont responsables derrière cela expliquent L'étude a conduit à partir du Severo Ochoa Molecular Biology Center (CBM-CSIC-UAM).

Plus précisément, des millions de bactéries par millilitre dans l'eau lourde stockée dans des carafes en plastique fermées étroitement fermées pendant plus de 30 ans dans le Département de physique des matériaux de la Faculté des sciences de l'UAM.

Ni l'eau lourde ne peut avec la résistance de certaines bactéries

Plusieurs organismes extrêmes trouvés par le CSIC ont réussi à s'adapter et à proliférer dans un environnement très hostile, qui peut contribuer à la recherche de la vie en Environnements extrêmes du système solaire.

Cette découverte redéfinit les limites connues de la vie microbienne Comme l'expliquent les personnes responsables d'une équipe dirigée par le Severo Ochoa Molecular Biology Center (CBM-CSIC-UAM), ce qui a d'abord démontré que certaines communautés bactériennes peuvent non seulement survivre, mais s'adapter et proliférer dans une eau lourde extrêmement pure, un environnement considéré comme hostile pour les formes de vie la plupart connues.

Dans l'étude, Publié dans la génomique microbienne, Des chercheurs de l'Université autonome de Madrid (UAM), du National Center for Biotechnology (CNB-CSIC), de l'Institute of Policy Science and Technology (ICTP-CSIC), du Underground Laboratory of Canfranc (LSC) et de l'Université d'Eberhard-Karls University Tübinden (Allemagne) ont participé.

Le travail décrit la découverte de millions de bactéries par millilitre dans l'eau lourde stockée dans des carafes en plastique étroitement fermées pendant plus de 30 ans au Département de physique des matériaux de la Faculté des sciences de l'UAM. Ces bactéries Ils ont évolué dans un environnement sans nutriments qui contient des liaisons chimiques plus stables qui sont toxiques pour la plupart des organismes.

L'eau normale est formée par deux atomes d'hydrogène et un oxygène (H₂O). Dans l'eau lourde, le deutérium remplace l'hydrogène (D2O), forme des liaisons plus stables et modifie les réactions chimiques à l'intérieur des cellules: elle ralentit les réactions essentielles du métabolisme, interfère avec la production d'énergie et déstabilise même l'ADN et les protéines. Lorsqu'une grande partie de l'eau du corps d'un organisme est remplacée par de l'eau lourde, de nombreuses fonctions cellulaires échouent. Par conséquent, trouver des bactéries vivant non seulement, mais active, dans cet environnement, c'est une découverte sans précédent.

«Le deutérium est un isotope d'hydrogène extrêmement rare dans l'univers. Sur Terre, seulement 1 atomes d'hydrogène sur 5 700. Nous ne connaissons pas des environnements naturels avec une concentration aussi élevée que celle des échantillons de notre étude, ce qui en fait une occasion unique d'étudier d'autres types d'adaptations. La vérification de la complexité métabolique de ces communautés bactériennes était incroyable«, Explique Juan Rivas, auteur de l'étude et chercheur du CNB.

Une atmosphère toxique convertie en habitat pour ces bactéries

Grâce à l'analyse métagénomique et au séquençage de masse de l'ADN (techniques qui permettent de «lire» l'ADN de tous les micro-organismes présents dans un échantillon, sans avoir besoin de les cultiver), les chercheurs ont identifié Communautés bactériennes appartenant principalement aux familles pseudomonées et bacteroida. Ces familles comprennent des bactéries très polyvalentes et résistantes, capables de s'adapter à des conditions difficiles. Certains d'entre eux peuvent survivre dans des environnements extrêmes, tels que des sols ou des zones contaminés avec très peu de nutriments, ce qui expliquerait leur survie dans un environnement aussi hostile que l'eau lourde pure.

Les bactéries trouvées dans l'eau lourde présente Caractéristiques génétiques singulières: Gènes plus courts et protéiques avec une composition optimisée pour minimiser la dépense énergétique dans un environnement sans sources de carbone accessibles, à l'exception des possibles de la dégradation du plastique (HDPE) des carafas eux-mêmes.

«Trouver des gènes de dégradation en polyéthylène suggère que ces bactéries Ils pourraient utiliser le conteneur lui-même comme source de carbone. Cela ouvre des chemins fascinants pour la biotechnologie, en particulier en ce qui concerne le recyclage des plastiques résistants », explique Francisco Sobrino, chef de laboratoire au CBM.

Une autre découverte remarquable est abondance de gènes liés aux mécanismes de réparation et de recombinaison de l'ADNqui renforce l'hypothèse selon laquelle ces bactéries ont développé des stratégies moléculaires originales pour survivre dans un environnement qui compromet l'intégrité génétique.

Implications en biotechnologie, durabilité et astrobiologie

«Ce travail élargit non seulement nos connaissances sur l'adaptabilité bactérienne, mais a des implications directes dans la recherche de la vie dans des environnements extrêmes, à la fois sur Terre et en dehors.Microenlate hautement enrichie en deutérium) est un modèle unique pour explorer les limites de la vie », explique Ricardo Amils, microbiologiste CBM et codirecteur d'étude.

Comme la rivière Rouge (Huelva), Un environnement extrême et très acidea été utilisé comme analogue terrestre de Mars, dans cette nouvelle étude, il a été démontré que les micro-organismes peuvent s'adapter aux conditions considérées jusqu'à présent incompatibles avec la vie, ce qui renforce l'idée que la vie pourrait exister dans d'autres parties du système solaire.

Dans le cadre du projet, Des expériences sont en cours dans le laboratoire souterrain de CanFranc (LSC) Pour étudier comment la présence ou l'absence de rayonnement cosmique secondaire – comme les muons, les neutrons et les rayons gamma influencent – dans la viabilité et l'évolution de ces bactéries.

L'utilisation du LSC permet de simuler des conditions souterraines similaires à celles qui pourraient se produire sur Mars ou à des lunes telles que le cerveau ou l'Europe, où la vie, si elle existe, Il serait protégé des rayonnements dans les sous-sols congelés ou aquatiques.

Bien que l'eau lourde n'ait pas été détectée en grande quantité sur aucune planète ou lune du système solaire, les mesures effectuées par les sondes spatiales montrent que certaines comètes, Vénus ou les lunes Europe et Eccheso, présentent des proportions de deutérium supérieures à celles de la terre. Cela suggère qu'il pourrait y avoir des microambientes avec des conditions chimiques similaires à celles de l'expérience, qui Il renforce l'utilité du modèle «deutérosphère» pour explorer comment la vie pourrait s'adapter dans d'autres mondes.

Cette découverte pionnière élargit non seulement nos idées sur les limites de la vie sur Terre, mais suggère de nouvelles possibilités de biotechnologie environnementale et d'exploration astrobiologique, ouvrant des portes aux applications dans le dégradation des plastiques et dans l'identification de nouvelles routes métaboliques dans des conditions extrêmes, telles que créé artificiellement dans les réacteurs nucléaires. Ecotics.com