Exploration : des formes de vie piégées dans des cristaux souterrains

Des créatures proliférant dans des environnements chargés en fer, soufre et autres composés chimiques ont été trouvées prises au piège dans des cristaux géants, au fond d’une grotte mexicaine. Les formes de vie microbiennes sont, selon toute vraisemblance, une nouvelle découverte pour la science, et si l’hypothèse des chercheurs qui les ont trouvés est avérée, les organismes seraient encore actifs, bien qu’ils soient endormis depuis des dizaines de milliers d’années.

Si cela se vérifie, la découverte conforterait l’hypothèse que la vie microbienne sur Terre peut supporter, dans des endroits isolés, des conditions bien plus sévères que les scientifiques ne l’auraient pensé jusqu’ici. 

« D’un point de vue géologique, ces organismes sont restés inactifs, mais viables, et ce pendant des périodes relativement longues. Ils peuvent être libérés via d’autres processus géologiques, » affirme Penelope Boston, directrice de l’Institut d’Astrobiologie de la NASA, qui a annoncé la découverte le 17 février 2017, à l’occasion de la conférence annuelle de l’Association américaine pour l’avancement des sciences (AAAS). « Cette découverte a des répercussions sur la manière dont nous essayons de comprendre l’histoire évolutionnaire de la vie microbienne sur cette planète. »

EXPLORATION D'UNE GROTTE MORTELLE

Parallèlement, ces microbes soulèvent de sérieuses préoccupations quant aux efforts déployés pour explorer d’autres mondes dans notre système solaire et pour déceler des formes de vie extraterrestre, dit-elle. La NASA prend un grand nombre de mesures rigoureuses pour stériliser les vaisseaux spatiaux lorsque nécessaire, mais il y a toujours le risque que lors d’une mission de forage dans un autre monde, des formes de vie terrestre invasives et hautement durables soient transportées. (Voir « Aller sur Mars pourrait corrompre la recherche de vie extraterrestre. »)

« Comment pouvons-nous garantir que les missions de détection de vie pourront déceler de véritables formes de  vie martienne ou de vie originaire de mondes glacés plutôt que la nôtre ? » se demande Boston. « Les aspects de mon travail illustrent l’extrême ténacité de la vie sur Terre et les restrictions qu’elle nous impose.

DES BULLES DE MICROBES

Les microbes sont adaptés pour survivre dans les environnements extrêmes à l’intérieur de la grotte des Cristaux, située dans une partie de la mine de Naica, dans l’État de Chihuahua (nord du Mexique). Les opérations de transport de plomb et d’argent nécessitaient un pompage des nappes phréatiques des vastes cavernes souterraines. Pendant les travaux, un labyrinthe d’immenses cristaux opalescents a été mis au jour. Certains cristaux font plus de 9 mètres de long.

C’est avec l’appui de l’École des mines du Nouveau-Mexique que Boston a pu prélever des échantillons des poches de fluide emprisonnées à l’intérieur des cristaux, en 2008 et 2009. À l’occasion de la conférence annuelle AAAS, Boston a révélé que son équipe avait été capable de « réveiller » les microbes inactifs et de les mettre en culture. Si l'on se reporte aux analyses de son équipe, les organismes seraient génétiquement distincts de tout ce que nous connaissons sur Terre, bien que certaines de leurs caractéristiques soient semblables à celles d’autres microbes trouvés dans des grottes et en terrains volcaniques.

Lors de précédents travaux, des chercheurs auraient estimé les plus anciens cristaux de la grotte à un demi-million d’années. En se basant sur ces calculs pour évaluer le taux de croissance des cristaux, son équipe pense que les organismes qu’ils ont mis en culture dans leur laboratoire seraient restés dans leurs cocons étincelants entre 10 000 et 50 000 ans.

Ces travaux sont actuellement en cours de rédaction en vue d’une publication et n’ont pas encore fait l’objet d’un processus d’évaluation par les pairs, première étape standard dans la vérification d’une découverte scientifique. Il est par conséquent difficile pour les experts de fournir davantage d’informations sur cette découverte pour le moment.

« Néanmoins, la réactivation des microbes présents dans des cultures d’échantillons datant de 10.000 à 50.000 ans n'est pas que bizarre basée sur des rapports antérieurs de résuscitations microbiennes dans des matériaux géologiques de centaines de milliers à millions d'années, » note Brent Christner, microbiologiste à l’Université de Floride, située à Gainesville.

Par exemple, d’autres scientifiques ont fait rapport d’une ancienne vie microbienne trouvée dans la glace glaciaire, enfermée dans l’ambre, prise au piège dans des cristaux de sel. « Cependant, le degré de scepticisme associé à ces études corrèle, la plupart du temps, directement à l’ancienneté de la créance,» signale Christner.

Un des aspects problématiques est qu’il est impossible de prédire combien de temps un organisme peut survivre lorsque que celui-ci est à l’état dormant, car même inactif, il a besoin de nourriture ou, à terme, ses cellules commenceront à se dégrader. Les scientifiques ne savent pas encore si ces microbes résistants peuvent suffisamment ralentir leur métabolisme pour survivre pendant des millénaires.

Il est possible que les organismes issus de la mine de Naica subsistent grâce aux ressources limitées d’énergie présentes dans les fluides dans lesquels ils ont été trouvés. « Il est probable qu’ils survivent en mangeant des microbes morts, des microbes moins chanceux, » ajoute Christner.

DE JEUNES INTRUS ?

Mais il est également possible que les microbes de Naica ne proviennent pas de l’intérieur des cristaux, mais plutôt des bassins d’eau qui les entourent. En 2013, des chercheurs en France et en Espagne ont annoncé la découverte d’une vie microbienne dans des sources salines et chaudes, à l’intérieur du réseau de grottes de Naica. Ces microbes contemporains trouvent également leur énergie dans des substances chimiques, sous la surface, et d’un point de vue génétique, ils diffèrent des espèces microbiennes connues.

« Je pense que la présence de microbes emprisonnés dans des inclusions fluides présentes dans les cristaux de Naica est plausible. Toutefois, leur viabilité après 10 000, voire jusqu’à 50 000 ans, est plus incertaine, » explique Purificación López-García, microbiologiste au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et co-auteur de l’étude de 2013. « Pendant le forage, la contamination avec des micro-organismes accrochés à la surface de ces cristaux ou vivant à l’intérieur de petites fractures constitue un risque très sérieux, » explique López-García. « Je suis très sceptique quant à la véracité de cette découverte, et le resterai jusqu'à démonstration par la preuve.»

Boston remarque que son équipe a pris diverses mesures pour essayer d’éviter toute contamination, y compris le port de combinaisons de protection, la stérilisation de leurs foreuses et la stérilisation des surfaces des cristaux avec du peroxyde d’hydrogène et, dans certains cas, avec du feu.

« De plus, nous avons réalisé des travaux génétiques et mis en culture des organismes provenant de la grotte qui, aujourd’hui, sont vivants et exposés, et nous constatons que malgré leur similarité, certains de ces microbes ne sont pas identiques à ceux des inclusions fluides, » explique Boston. Pour l’équipe, c’est la preuve que ce qu’ils étudient sont bien des organismes issus de l’intérieur des cristaux.

Malheureusement, revenir à la grotte pour recueillir d’autres échantillons serait une tâche délicate. La mine a cessé d’être fructueuse et depuis l’arrêt des opérations à Naica, la grotte de cristal s’est retrouvée, une fois de plus, inondée par les eaux souterraines. Mais Boston constate que les cultures recueillies par son équipe sont encore en pleine croissance et elle espère que d’autres scientifiques continueront à étudier ces créatures.

« Depuis, j’assume un rôle de gestion au sein de la NASA, le temps que j’alloue à la science est plutôt restreint, » explique Boston. Les microbes que son équipe a recueilli, ajoute-t-elle, sont « une ressource précieuse et nous voulons la mettre à la disposition d’autrui. Il reste encore beaucoup de travail à accomplir pour déduire quoi que ce soit sur leur histoire, leurs mouvements et leurs relations génétiques. »