Un bassin salin disparu éclaire la survie des premières formes de vie

Pendant longtemps, les écologistes marins ont désigné ces formations sous-marines comme des « mares noires de mort ». Il y a seulement une décennie, on considérait encore les bassins de saumure turquoise situés en profondeur comme des zones mortes dépourvues d’oxygène. Cette perception ignorait la présence abondante d’organismes extrêmophiles aux allures aliens découverts par les biologistes sur leurs marges.

Or, la vie persistait bel et bien au cœur de ces lacs sous-marins extrêmement salés. Des scientifiques ont récemment mis au jour les vestiges d’un bassin de saumure jadis actif, dont l’étude pourrait expliquer comment certaines des premières formes de vie primordiales sur Terre ont survécu durant les ères précédant l’abondance du dioxygène gazeux. Selon cette nouvelle recherche menée avec des experts à bord du navire océanographique R/V OceanXplorer, ces micro-organismes ultra-résistants ont occupé ce site désormais « éteint » de la mer Rouge entre environ 2 000 et 16 000 ans.

Une clé pour l'ère pré-oxygénique

Dans leur étude publiée dans AGU Advances, l’équipe avance que ces espèces ont pu constituer « un mécanisme précoce de production d’énergie dans la Terre pré-Great Oxidation Event ». Autrement dit, ces microbes pourraient avoir préparé le terrain à la colossale influx d’oxygène qui a inondé l’atmosphère terrestre depuis ses océans il y a entre 2,4 et 2,1 milliards d’années.

Ces extrêmophiles incluent de nouvelles formes de bactéries gluantes appartenant au phylum Myxococcota ainsi que le genre Nitrospira. Ils semblent oxyder le manganèse et le fer flottant librement pour former des minéraux. Ce processus offre « un aperçu rare du fonctionnement possible de la vie primitive sur Terre » et fournit une piste précieuse pour localiser d’autres bassins de saumure disparus.

Expéditions et sites d'étude

Morgan Chakraborty, doctorante en géosciences marines à l’École Rosenstiel des sciences marines, atmosphériques et terrestres de l’Université de Miami, a dirigé ces travaux sous la supervision du professeur Sam Purkis. Avec leurs collègues académiques et l’organisation à but non lucratif OceanX, ils ont exploité le R/V OceanXplorer et son véhicule télécommandé Mariner XL Argus (ROV). Trois expéditions ont été menées entre 2020 et 2023 pour examiner cinq bassins de saumure.

Deux sites se sont avérés particulièrement utiles. Le premier est un bassin actif surnommé « NEOM », situé dans le golfe d’Aqaba, au nord de la mer Rouge, entre Israël, l’Arabie saoudite, la Jordanie et l’Égypte, à environ 5 807 pieds (1 770 mètres) sous le niveau de la mer. Le second, appelé bassin Hume, se trouve à 4 495 pieds (1 370 mètres) de profondeur dans la faille septentrionale de la mer Rouge.

Preuves géologiques et biologiques

« Comme le bassin NEOM, ce site présente tous les signes distinctifs d’un bassin de saumure actif », ont écrit Chakkaborty, Purkis et leurs co-auteurs. La dépression sédimentaire de Hume contient des couches riches en squelettes de carbonate de calcium issus de petits métazoaires multicellulaires. Elle arbore également une « plage radicalement décolorée », comparable aux zones microbiennes vivement colorées entourant le bassin NEOM.

« Le seul élément manquant sur ce site est la saumure elle-même [...] Nous considérons donc notre second site “Hume Deep” comme un bassin éteint », précisent les chercheurs. Ce projet, piloté par des géoscientifiques marins plutôt que par des biologistes, a impliqué la collecte d’échantillons de sédiments mêlés à de la matière organique sur les deux sites. À Hume, les prélèvements incluaient des squelettes d’échinodermes et d’autres microfossiles. Pour NEOM, des techniques métagénomiques ont permis d’analyser l’ADN des organismes extrêmophiles encore vivants.

L’équipe a ensuite eu recours à la métratrascriptomique pour comprendre l’expression génétique de ces microbes. Les résultats indiquent que beaucoup d’entre eux, notamment ceux du groupe Candidatus Brocadiae, récoltent et oxydent des minéraux, possiblement pour générer de l’énergie sans accès robuste à l’oxygène. « Pris ensemble, nos données suggèrent que des processus similaires se sont probablement produits dans d’autres anciens bassins de sel géants », écrivent les auteurs.

Les analyses géochimiques complémentaires révèlent que les sédiments des bassins de saumure sont ultérieurement riches en éléments métalliques, dont le manganèse, le fer, le molybdène et le cuivre. Ces concentrations atteignent parfois plus de 100 fois celles observées dans les sédiments extérieurs à ces bassins.