Découverte d'une nouvelle créature vivante qui se nourrit d'électrons

Peut-être que de telles bactéries survivront sur Mars

Les scientifiques ont installé des électrodes en fibre de carbone (grises) comme leurre pour les microbes qui absorbent l'électricité (orange). Ces microbes se développent incroyablement lentement, de sorte que les électrodes sont laissées sous terre pendant cinq mois. Photo: Yamini Jangir et Moh El-Naggar

Pendant de nombreux siècles, les biologistes ont cru que toute vie sur Terre est divisée en deux types: les phototrophes et les chimiotrophes. Les premiers reçoivent de l'électricité à partir de la lumière du soleil, et les seconds à partir de substances à forte intensité énergétique dans l'environnement, comme les personnes.

Mais récemment, il s'est avéré que sur Terre (peut-être sur d'autres planètes) il existe un troisième type de vie qui peut manger de l'électricité pure.

Les scientifiques ont été stupéfaits de réaliser à quel point une vie pouvait être répandue, cachée depuis longtemps aux yeux des humains. Après tout, ces micro-organismes sont capables de vivre en grandes quantités dans des veines riches en minéraux profondément sous la surface de la terre, dans des sédiments océaniques sous les fonds marins, etc.

L'année dernière, des biologistes japonais ont étudié la bactérie du fer des grands fonds Acidithiobacillus ferrooxidans , qui oxyde le fer ferreux en fer ferrique et vit de l'énergie reçue. Les scientifiques ont suggéré que ces bactéries n'avaient pas nécessairement besoin de fer - et ont réussi à les nourrir en électricité propre. Mais les Japonais n'ont pas réussi à prouver que le phénomène de l'approvisionnement des êtres vivants en électricité pure existe dans la nature, bien qu'ils aient pu détecter un courant géoélectrique à proximité de sources hydrothermales.

Les biophysiciens américains étudient également depuis plusieurs années le phénomène des électrotrophes dans la faune. Par exemple, le professeur Moh El-Naggar (MoH El-Naggar), ainsi que des étudiants diplômés Yamini Jahangir (Yamini Jangir) à la recherche de cette vie exotique a grimpéà une profondeur d'un kilomètre et demi d'une mine abandonnée dans la chaîne de montagnes Black Hills, qui est située dans la partie sud-ouest du Dakota du Sud. Ils ont trouvé les vieux tuyaux rouillés laissés par les mineurs - et ont pompé de l'eau pour l'expérience. Les scientifiques ont suggéré que des bactéries peuvent exister dans cette eau qui se nourrissent d'électricité, oxydant le fer de la même manière que lors de l'expérience japonaise.


L'étudiante diplômée Yamini Jangir puise de l'eau dans un tuyau d'une mine abandonnée à une profondeur d'un kilomètre et demi. Photo: Connie A. Walter et Matt Kapust Les

biophysiciens ont placé des électrodes dans l'échantillon d'eau extraite et y ont fait passer un courant, laissant l'échantillon pendant cinq mois pour permettre aux microbes de se développer.

Les scientifiques publieront prochainement les résultats de leurs travaux scientifiques. Ils se joindront à de nombreux groupes de biologistes qui tentent de trouver des preuves d'un phénomène naturel appelé transfert direct d'électrons .

Ces dernières années, plusieurs découvertes ont été faites qui confirment la théorie selon laquelle les bactéries qui consomment de l'électricité sont courantes sur Terre - elles sont beaucoup plus nombreuses qu'on ne l'imaginait. Des échantillons récents des fonds marins au large de l'île de Catalina, près de la Californie, ont révélé une grande variété de bactéries qui extraient l'électricité des métaux et des minéraux.

Aujourd'hui, les scientifiques tentent de comprendre comment le métabolisme se produit dans les bactéries qui produisent de l'électricité directement à partir de l'environnement. Des collègues japonais ont montré que les protéines contenant de l'hème dans la membrane sont impliquées dans le transfert d'électrons de l'environnement. Autrement dit, le courant passe directement à travers la membrane - un processus qui était auparavant considéré comme impossible.



Il n'y a rien de surprenant dans l'alimentation elle-même. Les gens et tous les autres organismes vivants se nourrissent d'électricité au niveau cellulaire. Comme le lauréat du prix Nobel Albert Sainte-Giordi l'a dit de façon romantique sur ce principe fondamental de la vie, "la vie n'est qu'un électron qui recherche la paix" . La question est de savoir comment l'extraire de l'environnement.

Le professeur El-Naggar et d'autres groupes de scientifiques étudient un nouveau type d'organisme appelé lithoautotrophes - des organismes qui utilisent des substances inorganiques pour générer de l'énergie et sont capables de synthétiser tous les composants de leurs cellules à partir du dioxyde de carbone et d'autres composés inorganiques. En d'autres termes, ces bactéries extraient l'énergie du fer, du soufre, du manganèse et d'autres composés inorganiques. Sous certaines conditions, ils peuvent vivre de l'électricité propre.

La capacité de ces bactéries à absorber les électrons sous leur forme pure est ce que l'on appelle le transfert d'électrons direct- Un phénomène très curieux, car il semble violer les lois fondamentales de la biophysique. Selon la loi, une membrane cellulaire épaisse agit comme un isolant; les électrons ne doivent pas la traverser. "Personne ne voulait croire qu'une bactérie pouvait prendre un électron de l'intérieur de la cellule et le déplacer", a déclaré l'an dernier le géobiologiste Kenneth Nealson lors d'une conférence aux membres de la Society for Applied Microbiology à Londres.

Mais les microbes découverts en sont capables.


Conférence de Kenneth Nilson

En 2006, les biologistes ont d'abord pu comprendre le fonctionnement de ce mécanisme à l'aide de trois protéines spécialisées . Ils sont situés dans la membrane et forment un pont conducteur à travers lequel les électrons sont transférés de la cellule vers l'extérieur. Cependant, les scientifiques continuent de discuter de détails spécifiques, mais le fait même de l'existence d'un tel mécanisme a été prouvé.

Après cela, les biologistes ont commencé à chercher des preuves qu'il y avait un transfert inverse d'électrons de l'environnement externe vers la cellule. En 2009, il a été prouvé que la bactérie Methanococcus maripaludisil peut se multiplier sur l'électrode, mais l'année dernière seulement, le mécanisme a découvert comment il reçoit l'électricité - il s'est avéré que pour cela, la bactérie utilise une enzyme spéciale qui associe un électron d'un conducteur avec un proton de l'eau pour créer un atome d'hydrogène, un aliment courant parmi les bactéries.



Bien qu'il s'agisse d'une sorte de «tricherie», c'est-à-dire pas d'un transfert d'électrons direct, mais certains scientifiques pensent que d'autres bactéries peuvent encore extraire directement des électrons de l'environnement, c'est-à-dire qu'un transfert d'électrons direct existe toujours.

Les biologistes estiment que l'étude de nouveaux types de bactéries en est encore à ses balbutiements et promet de nombreuses découvertes. Le professeur El-Naggar compare les expériences modernes avec les premières expériences en neurologie, lorsque les scientifiques ont enfoncé des électrodes dans des grenouilles pour faire contracter leurs muscles.

Les découvertes scientifiques dans ce domaine peuvent éclairer le début de la vie sur Terre. De plus, ces découvertes élargissent considérablement l'habitat potentiel des micro-organismes sur d'autres planètes, où la vie peut se cacher sous la surface des planètes.


Surface de Mars

Ces microbes peuvent survivre, par exemple, dans les conditions extrêmes de Mars, car sur Mars il y a beaucoup de fer et il y a des réservoirs souterrains d'eau. Si nous avons un système d'extraction des électrons du fer et d'accès à l'eau, c'est le plus nécessaire pour le métabolisme de ces bactéries.

Donc, si des micro-organismes vivants sont découverts lors des prochaines missions sur Mars, cela ne surprendra pas du tout les biologistes.

Source: https://habr.com/ru/post/fr395353/