Les micro-organismes utilisent une arme secrète au cours du métabolisme
Dans le cycle global du carbone, les micro-organismes ont développé diverses méthodes pour fixer le carbone. Des chercheurs de Brême et de Taïwan ont étudié les méthodes utilisées dans les cheminées hydrothermales extrêmement chaudes, acides et riches en soufre dans les eaux peu profondes au large de l'île de Kueishantao, à Taïwan. Une équipe travaillant avec l'auteur principal Joely Maak du MARUM - Center for Marine Environmental Sciences de l'université de Brême a publié son étude dans la revue professionnelle Biogeosciences.
Des conditions extrêmement difficiles peuvent être rencontrées même dans les eaux marines peu profondes. Cela s'explique souvent par la présence de systèmes hydrothermaux dans lesquels des matériaux dissous provenant de l'intérieur de la Terre remontent à la surface. Ces systèmes constituent généralement la seule source d'énergie dans les grands fonds marins, car la photosynthèse n'est pas possible dans les profondeurs obscures. Toutefois, les cheminées hydrothermales sont également présentes dans les régions côtières peu profondes, par exemple près de l'île volcanique de Kueishantao, dans l'est de Taïwan. L'île est entourée de cheminées hydrothermales dans des eaux peu profondes, à une dizaine de mètres de profondeur. Des eaux chaudes et acides remontent à la surface et modifient la chimie de l'eau de mer. Il en résulte des conditions extrêmes.
"Ces cheminées libèrent de l'eau surchauffée et très acide dans les colonnes d'eau sus-jacentes. On pourrait penser qu'un endroit aussi extrême est dépourvu de vie, mais il est en fait plein de vie car, en même temps, les cheminées produisent constamment de l'énergie chimique sous la forme de composés chimiques réduits", explique Joely Maak, premier auteur de l'étude et étudiant en doctorat à l'institut MARUM. L'un des organismes prédominants dans ces systèmes hydrothermaux est un micro-organisme appelé Campylobacteria. Son "arme secrète", comme l'appelle Maak, est le cycle de l'acide tricarboxylique réducteur (rTCA). Ce cycle est une voie biochimique de transfert du carbone dans les molécules organiques et la biomasse. Par rapport au cycle de Calvin, plus largement utilisé, les organismes utilisant le cycle de l'acide tricarboxylique réducteur ne doivent pas passer par autant d'étapes gourmandes en énergie. C'est l'arme secrète qui leur permet de prédominer dans cet environnement extrême.
L'analyse des rapports isotopiques nous a permis de suivre le carbone fixé à l'aide de cette "arme secrète" jusque dans le crabe qui y vit - un transfert qui ne pouvait pas être détecté de cette manière auparavant", explique Solveig Bühring du MARUM, l'un des principaux auteurs de cette étude.
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Publication originale
Joely M. Maak, Yu-Shih Lin, Enno Schefuß, Rebecca F. Aepfler, Li-Lian Liu, Marcus Elvert, Solveig I. Bühring; "The energy-efficient reductive tricarboxylic acid cycle drives carbon uptake and transfer to higher trophic levels within the Kueishantao shallow-water hydrothermal system"; Biogeosciences, Volume 22, 2025-4-15
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