Les biologistes de l'Université d'Etat Lomonossov de Moscou se sont demandé combien de temps des micro-organismes pourraient vivre sur Mars
L'équipe de chercheurs a étudié la résistance des micro-organismes aux rayonnements gamma à très basse température, et les résultats ont été publiés dans la revue scientifique Extremophiles en 2017.
La température moyenne sur Mars est de -63°C, la plus élevée est de +15°C. La pression atmosphérique est bien inférieure à celle de la Terre de 100 à 1000 fois selon l'altitude, et la planète est soumise à de forts rayonnements ultraviolets et ionisants.
En découvrant ces limites, les scientifiques peuvent évaluer la survie des micro-organismes et des biomarqueurs dans tout le système solaire. Ces informations seront inestimables dans la planification des missions spatiales d'astrobiologie, lorsqu'il est important de choisir avec soin les objets et les régions de recherche, ainsi que de développer en profondeur les techniques de détection de la vie.
Dans leur article, les auteurs ont étudié la résistance aux radiations des communautés microbiennes dans des roches sédimentaires du pergélisol à basse température et basse pression. Ces roches sédimentaires sont considérées comme un analogue terrestre du régolithe, la surface produite par l'altération spatiale. Les scientifiques supposent que la biosphère martienne potentielle pourrait survivre dans un état de cryoconservation et que le principal facteur limitant la durée de vie cellulaire est les dommages causés par les radiations. En définissant la limite de résistance aux rayonnements, les chercheurs peuvent estimer la capacité de survie des micro-organismes dans des régolithes à différentes profondeurs.
Le co-auteur de l'article, Vladimir S. Cheptsov, étudiant de troisième cycle au département de biologie des sols de Lomonosov MSU, a déclaré:
"Nous avons étudié l'impact conjoint d'un certain nombre de facteurs physiques (rayonnement gamma, basse pression, basse température) sur les communautés microbiennes au sein de l'ancien pergélisol arctique. Nous avons également étudié un objet naturel unique - un ancien pergélisol qui n'a pas fondu depuis environ 2 millions d'années. En résumé, nous avons mené une expérience de simulation qui couvrait les conditions de cryoconservation dans le régolithe martien. Il est également important que dans cet article, nous avons étudié l'effet de fortes doses (100 kGy) de rayonnement gamma sur la vitalité des procaryotes, alors que dans les études précédentes, aucun procaryote vivant n'avait jamais été trouvé après des doses supérieures à 80 kGy".
Pour simuler ces facteurs influençant les micro-organismes, les chercheurs ont utilisé une chambre à climat constant originale qui maintient une température basse et une pression basse pendant l'irradiation gamma. Les auteurs notent également que des communautés microbiennes naturelles ont été utilisées comme objet modèle, et non des cultures pures de micro-organismes.
Les communautés microbiennes ont montré une résistance élevée aux conditions de l'environnement martien simulé. Après irradiation, le nombre total de cellules procaryotes et le nombre de cellules bactériennes métaboliquement actives sont restés au niveau témoin, tandis que le nombre de bactéries cultivées (celles qui se développent sur des milieux nutritifs) a diminué de 10 fois. Le nombre de cellules métaboliquement actives des archées a triplé. La diminution du nombre de bactéries cultivées a probablement été causée par un changement de leur état physiologique et non par la mort.
Les scientifiques ont détecté une biodiversité assez élevée de bactéries dans l'échantillon exposé de pergélisol, bien que la structure de la communauté microbienne ait subi des changements importants après l'irradiation. En particulier, les populations d'actinobactéries du genre Arthrobacter, qui n'ont pas été révélées dans les échantillons témoins, sont devenues prédominantes dans les communautés bactériennes suite à la simulation. Cela a probablement été causé par la diminution des populations bactériennes dominantes, de sorte que les actinobactéries du genre Arthrobacter ont pu être détectées par les chercheurs. Les auteurs suggèrent également que ces bactéries sont plus résistantes aux conditions simulées. Des études ont également prouvé que ces bactéries ont une résistance assez élevée aux rayons ultraviolets et que leur ADN est bien conservé dans l'ancien pergélisol pendant des millions d'années.
Cheptsov a dit:
"Les résultats de l'étude indiquent la possibilité d'une cryoconservation prolongée de micro-organismes viables dans le régolithe martien. L'intensité du rayonnement ionisant à la surface de Mars est de 0,05-0,076 Gy/an et diminue avec la profondeur. Pou l'intensité du rayonnement dans le régolithe de Mars, les données obtenues permettent de supposer que d'hypothétiques écosystèmes martiens pourraient être conservés à l'état anabiotique dans la couche superficielle du régolithe (protégée des rayons UV) pendant au moins 1,3 million d'années, à une profondeur de deux mètres pendant pas moins de 3,3 millions d'années, et à une profondeur de cinq mètres pendant au moins 20 millions d'années. Les données obtenues peuvent également être appliquées pour évaluer la possibilité de détecter des micro-organismes viables sur d'autres objets du système solaire et dans de petits corps dans l'espace."
Les auteurs ont prouvé pour la première fois que les procaryotes peuvent survivre à une irradiation avec des rayonnements ionisants à des doses dépassant 80 kGy. Les données obtenues indiquent à la fois une possible sous-estimation de la résistance aux rayonnements des communautés microbiennes naturelles et la nécessité d'étudier l'effet conjoint d'un ensemble de facteurs extraterrestres et cosmiques sur les organismes vivants et les biomolécules dans des expériences de modèles astrobiologiques.
Papier scientifique correspondant:
(Disponible en ligne à https://link.springer.com/article/10.1007/s00792-017-0966-7)
