Les écologues marins les appelaient autrefois « bassins noirs de la mort ». Ce n’était que depuis une décennie que les mares de saumure profondes et bleu‑vert avaient été perçues comme des zones mortes où l’oxygène venait à manquer, malgré la richesse des extrêmophiles profondément étranges et quasi extraterrestres que les biologistes avaient découverts le long de leurs marges.
Mais quelque chose était vivant au sein de ces lacs sous-marins extrêmement salés — et désormais des chercheurs ont trouvé des preuves d’une mare de saumure autrefois active dont les vestiges pourraient expliquer comment certaines des premières formes de vie sur Terre ont survécu durant les éons précédant l’abondance d’oxygène. Selon leur nouvelle étude, réalisée avec des scientifiques à bord du navire de recherche (R/V) OceanXplorer, ces extrêmophiles encore plus extrêmes ont réussi à faire de ce bassin de saumure désormais « éteint » leur domicile entre environ 2 000 et 16 000 ans.
Des espèces comme celles-ci, comme l’écrivent les auteurs dans leur étude publiée dans AGU Advances, pourraient avoir été « un mécanisme précoce de production d’énergie dans l’événement avant la Grande Oxydation ». Autrement dit, ces microbes pourraient avoir préparé le terrain pour le gigantesque apport d’oxygène qui s’est répandu dans l’atmosphère terrestre à partir des océans entre 2,4 et 2,1 milliards d’années.
Ces extrêmophiles, y compris de nouvelles formes du phylum Myxococcota—« bactéries visqueuses »— et le genre tout aussi visqueux Nitrospira, semblent également oxyder le manganèse et le fer en minéraux, offrant « un rare aperçu de la façon dont la vie précoce sur Terre aurait pu fonctionner » et un précieux indice pour localiser d’autres mares de saumure éteintes.
Les profondeurs saumâtres
Morgan Chakraborty, doctorante en géosciences marines à Rosenstiel School of Marine, Atmosphéric and Earth Science, de l’Université de Miami, a travaillé avec son directeur de thèse, le professeur Sam Purkis, leurs collègues académiques et l’ONG OceanX sur cette nouvelle étude. Le navire d’OceanXplorer — ainsi que son véhicule télécommandé Mariner XL Argus — ont entrepris trois expéditions pour étudier cinq mares de saumure entre 2020 et 2023.
Deux de ces sites se sont révélés les plus utiles pour cette étude : l’un était une mare de saumure profonde active, baptisée « NEOM », dans le golfe d’Aqaba au nord de la Mer Rouge, entre Israël, l’Arabie Saoudite, la Jordanie et l’Égypte, à environ 1 770 mètres sous le niveau de la mer. L’autre était la fameuse mare « Hume », qui se situe à 1 370 mètres de profondeur dans la partie nord de la ride de la Mer Rouge.
« À l’instar de la mare NEOM, ce site présente toutes les caractéristiques d’une mare de saumure active », écrivent Chakraborty, Purkis et leurs coauteurs. La dépression sous-marine d’Hume abritait des couches sédimentaires riches en squelettes calcaires de petits métazoaires multicellulaires, ainsi qu’une « plage » radicalement décolorée, directement semblable aux zones microbiennes fortement colorées qui entourent la mare NEOM.
« Le seul élément manquant de ce site est la saumure elle-même […] Ainsi, nous considérons notre second site « Hume Deep » comme une mare éteinte », ont indiqué les chercheurs.
Des caractères salins
Il vous vient peut-être à l’esprit pourquoi ce travail a été dirigé par des géoscientifiques marins et non par des biologistes marins. Chakraborty, Purkis et leurs collaborateurs ont prélevé des échantillons de sédiments mêlés à de la matière organique provenant à la fois d’Hume et de la mare NEOM. Dans le cas d’Hume, ces échantillons comprenaient des squelettes d’échinodermes et d’autres petits fossiles. Dans celui de NEOM, ils ont utilisé des techniques métagénomiques pour en apprendre davantage sur l’ADN des organismes extrêmophiles qui y vivent encore.
L’équipe s’est ensuite tournée vers une technique similaire, la métatranscriptomique, pour mieux comprendre comment les gènes de ces extrêmophiles s’expriment réellement. Les résultats ont conduit à la realization que bon nombre de microbes extrêmophiles, comme ceux du groupe Candidatus Brocadiae, captent et oxydent les minéraux, peut-être comme moyen de générer de l’énergie sans un accès robuste à l’oxygène.
« Pris ensemble, nos données suggèrent que des processus similaires auraient probablement eu lieu dans d’autres grands bassins salins anciens », écrivent les chercheurs.
Mais les chercheurs ont aussi effectué des analyses géochimiques, trouvant que les sédiments des mares de saumure se sont ensuite révélés riches en éléments métalliques, dont le manganèse, le fer, le molybdène et le cuivre — parfois à des concentrations plus de cent fois supérieures que les sédiments en dehors de ces mares. L’équipe en vient désormais à croire que ces microbes pourraient aussi agir comme accumulateurs naturels de certains métaux précieux.
« Beaucoup de ces métaux sont essentiels pour les technologies d’énergie propre, et comprendre comment ils s’accumulent pourrait aider à guider les futures explorations des ressources », expliquent les chercheurs.
