Le réchauffement des océans pourrait surcharger un minuscule microbe qui contrôle les nutriments marins
La hausse des températures des océans provoquée par les vagues de chaleur marines et le changement climatique atteint les eaux profondes, suscitant des inquiétudes quant aux perturbations des systèmes chimiques et biologiques fragiles des océans. Mais de nouvelles recherches suggèrent qu’un microbe marin clé, Nitrosopumilus maritimeest peut-être déjà en train de s’adapter à des conditions plus chaudes et plus pauvres en nutriments. Les scientifiques pensent que ces micro-organismes adaptables, qui dépendent fortement du fer et effectuent l’oxydation de l’ammoniac, pourraient influencer de manière significative la façon dont les nutriments sont distribués dans les océans à mesure que le climat continue de changer.
Les résultats de la recherche apparaissent dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Des microbes qui alimentent les cycles des nutriments des océans
Nitrosopumilus maritime et les microbes étroitement apparentés représentent environ 30 % du plancton microbien marin. De nombreux scientifiques les considèrent comme essentiels à la chimie des océans, car ils provoquent des réactions qui soutiennent les écosystèmes marins. Ces archées oxydent l’ammoniac, un processus qui joue un rôle central dans le cycle de l’azote de l’océan.
En convertissant l’azote en différentes formes chimiques dans l’eau de mer, ces microbes régulent la croissance du plancton microbien. Ces minuscules organismes constituent la base de la chaîne alimentaire marine, ce qui signifie que l’activité des archées oxydant l’ammoniac contribue en fin de compte à maintenir la biodiversité océanique.
Le réchauffement des eaux profondes pourrait modifier l’utilisation du fer
« Les effets du réchauffement des océans pourraient s’étendre jusqu’à des profondeurs de 1 000 mètres ou plus », a déclaré Wei Qin, professeur de microbiologie à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign. « Nous avions l’habitude de penser que les eaux plus profondes étaient pour la plupart isolées du réchauffement de la surface, mais il devient maintenant clair que le réchauffement des eaux profondes peut changer la façon dont ces abondantes archées utilisent le fer – un métal dont elles dépendent fortement – affectant potentiellement la disponibilité des métaux traces dans les profondeurs de l’océan. «
Des expériences montrent que les microbes utilisent le fer plus efficacement dans l’eau plus chaude
L’équipe de recherche, dirigée par Qin et David Hutchins, professeur de biologie du changement global à l’Université de Californie du Sud, a mené des expériences soigneusement contrôlées conçues pour éviter toute contamination par des métaux traces. Ils ont exposé des cultures pures de Nitrosopumilus maritime à différentes températures et différents niveaux de fer.
Leurs résultats ont montré que lorsque les températures augmentaient dans des conditions limitées en fer, les microbes avaient besoin de moins de fer et l’utilisaient plus efficacement. Cette découverte indique que les organismes peuvent ajuster leur métabolisme pour faire face à la fois à des températures plus élevées et à une disponibilité réduite en fer.
La modélisation suggère un rôle futur plus important dans la chimie des océans
« Nous avons associé ces résultats à la modélisation biogéochimique des océans mondiaux réalisée par Alessandro Tagliabue de l’Université de Liverpool », a déclaré Qin. « Les résultats suggèrent que les communautés archéennes des grands fonds océaniques pourraient maintenir, voire renforcer, leur rôle dans le cycle de l’azote et le soutien à la production primaire dans de vastes régions limitées en fer dans un climat en réchauffement. »
Expédition océanique à venir pour tester les résultats
Plus tard cet été, Qin et Hutchins occuperont le poste de co-chefs scientifiques sur le navire de recherche. Sikuliaq. L’expédition se rendra de Seattle au golfe d’Alaska, puis se poursuivra vers le gyre subtropical, avec un arrêt à Honolulu, à Hawaï.
Le voyage comprendra 20 chercheurs supplémentaires qui examineront les populations archéennes naturelles dans l’océan. Leur objectif est de confirmer les résultats expérimentaux dans des conditions réelles et de mieux comprendre comment les changements de température et la disponibilité des métaux interagissent pour façonner l’activité microbienne dans les profondeurs océaniques.
Qin est également affilié à l’Institut Carl R. Woese de biologie génomique.
La National Science Foundation, la Simons Foundation, la National Natural Science Foundation of China, l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign et l’Université de l’Oklahoma ont soutenu cette recherche.