Les microbes qui sont restés en suspension dans le pergélisol depuis 40 000 ans pourraient « se réveiller » et commencer à se reproduire. gaz à effet de serre si les étés arctiques s’allongent beaucoup, suggèrent de nouvelles recherches.
Dans les conditions climatiques futures, les microbes qui sont en sommeil depuis le dernière période glaciaire (il y a 2,6 millions à 11 700 ans) pourrait n’avoir besoin que de quelques mois pour se réactiver, selon une étude publiée le 23 septembre dans le Journal de recherche géophysique : Géosciences. S’ils le font ne serait-ce qu’une partie de l’année, les scientifiques préviennent que cela pourrait déclencher une boucle de rétroaction qui accélérerait le dégel du permafrost et le réchauffement climatique.
« Il se peut qu’il y ait une seule journée chaude au cours de l’été en Alaska, mais ce qui compte bien plus, c’est l’allongement de la saison estivale jusqu’à ce que ces températures chaudes s’étendent jusqu’à l’automne et au printemps », a déclaré l’auteur principal de l’étude. Tristan Caroassocié de recherche postdoctoral en géobiologie à Caltech, a déclaré dans un déclaration.
Caro et ses collègues ont collecté des échantillons dans le tunnel de recherche sur le pergélisol, près de Fairbanks. Le tunnel se trouve à 15 mètres sous terre et s’étend sur plus de 350 pieds (107 m) dans le pergélisol, offrant un aperçu de la vie à la fin du Pléistocène (il y a 129 000 à 11 700 ans).
Leur objectif était de déterminer les taux de réanimation et de croissance des microbes qui vivaient à cette époque. Mais alors que Caro entrait dans le tunnel, il remarqua aussi os de mammouth et de bison dépassant des murs glacés, selon le communiqué.
« La première chose que vous remarquez lorsque vous entrez, c’est que ça sent vraiment mauvais », a déclaré Caro, qui a mené la recherche en tant qu’étudiante diplômée à l’Université du Colorado à Boulder. « Pour un microbiologiste, c’est très excitant car les odeurs intéressantes sont souvent microbiennes. »
De retour au laboratoire, les chercheurs ont trempé les échantillons dans de l’eau contenant des atomes d’hydrogène inhabituellement lourds, également appelés deutérium. Ils ont ensuite incubé les échantillons dans des réfrigérateurs réglés à 25, 39 ou 54 degrés Fahrenheit (moins 4, 4 et 12 degrés Celsius) et les ont régulièrement examinés pour déceler des changements dans l’activité microbienne.
« Nous voulions simuler ce qui se passe lors d’un été en Alaska, dans des conditions climatiques futures où ces températures atteignent des zones plus profondes du pergélisol », a déclaré Caro.
Un mois après le début de l’expérience, l’équipe n’a pas noté beaucoup de changement, même dans les deux échantillons les plus chauds. Une poignée de microbes s’étaient réveillés de leur long sommeil, mais seulement 0,001 à 0,01 % des cellules étaient remplacées quotidiennement par de nouvelles cellules actives.
Mais dans les mois qui suivirent, tout changea. Le deutérium présent dans les échantillons a permis aux chercheurs de suivre la quantité d’eau consommée par les microbes pour construire les membranes graisseuses autour de leurs cellules. Cela a révélé que les organismes anciens produisaient préférentiellement des acides gras appelés glycolipides, qui, selon les chercheurs, pourraient être impliqués dans la cryoconservation.
Six mois après le début de l’expérience, les microbes incubés à 39 F et 54 F avaient subi des changements « spectaculaires » dans la structure de la communauté et les niveaux d’activité, selon l’étude. Les échantillons étaient moins diversifiés que les couches actives de pergélisol, mais les microbes étaient aussi actifs que leurs homologues plus modernes, produisant même des structures visqueuses appelées biofilms visibles à l’œil nu.
« Ce ne sont en aucun cas des échantillons morts », a déclaré Caro.
Les résultats ont des implications sur l’Arctique et sur le climat de la Terre en général, car les microbes présents dans le pergélisol survivent grâce à la matière organique, qu’ils convertissent en dioxyde de carbone et en méthane. Les températures mondiales sont augmente plus rapidement dans l’Arctique que partout ailleurs dans le monde, dégel du pergélisol à un rythme alarmant et pour des durées croissantes. Comme Les étés arctiques s’allongent et les températures augmentent dans les couches plus profondes, des colonies de microbes anciens pourraient se réveiller et commencer à émettre du carbone.
Le pergélisol dans les régions du nord détient actuellement environ deux fois plus carbone que l’atmosphère terrestre, de sorte que des rejets à grande échelle pourraient contribuer de manière significative au changement climatique. Cela accélérerait le dégel du pergélisol, déclenchant ainsi un cercle vicieux de réchauffement, encore de dégel et encore de réchauffement.
« C’est l’une des plus grandes inconnues des réponses climatiques », co-auteur de l’étude Sébastien Kopfprofesseur agrégé de sciences géologiques à l’Université du Colorado à Boulder, a déclaré dans le communiqué. « Comment le dégel de tout ce sol gelé, où nous savons qu’il y a des tonnes de carbone stockées, affectera-t-il l’écologie de ces régions et le rythme du changement climatique ? »
Mais l’étude n’a examiné que les anciens microbes d’un seul endroit, et les microbes d’autres régions peuvent réagir différemment au réchauffement, ont noté les chercheurs.
« Il y a tellement de pergélisol dans le monde – en Alaska, en Sibérie et dans d’autres régions froides du nord », a déclaré Caro. « Nous n’en avons échantillonné qu’une toute petite tranche. »
