Il y a deux ans, le microbiologiste Lars Peter Nielsen de l'Université d'Aarhus au Danemark étudiait la boue qui se trouvait sur le fond marin du port de la ville lorsqu'il a découvert quelque chose d'inattendu: la boue courait à des niveaux détectables d'électricité. À l'époque, lui et ses collègues soupçonnaient que les courants électriques pouvaient être attribués à un type de réseau de transport externe entre des bactéries individuelles ou d'autres organismes microscopiques.
La vérité, décrite dans un article publié hier dans Nature , est encore plus surprenante. «Nos expériences ont montré que les connexions électriques dans le fond marin devaient être des structures solides construites par des bactéries», a déclaré Christian Pfeffer, étudiant au doctorat, auteur principal de l'article, dans un communiqué de presse. Son équipe, en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Californie du Sud, a découvert un nouveau type de bactérie multicellulaire qui se comporte comme un câble électrique, capable de conduire l'électricité sur une distance de plusieurs centimètres, soit une durée bien supérieure à celle imaginée par les scientifiques.
Le groupe a découvert les bactéries appartenant à la famille Desulfobulbaceae en examinant la boue des fonds marins au microscope. Parce que les bactéries sont si petites et fragiles - cent fois plus fines qu'un cheveu -, il n’existe aucun moyen de mesurer directement le courant électrique qu’elles transportent, mais les chercheurs ont découvert plusieurs types de preuves indirectes de leur conductivité électrique.
Les bactéries sont alignées verticalement dans les sédiments et lorsque des brins de tungstène non conducteurs ont été tirés horizontalement à travers la bactérie, celle-ci a été court-circuitée et le courant électrique a été interrompu (comme une excavatrice coupant des câbles enterrés). De plus, lorsque des filtres ont été mis en place pour empêcher la croissance des bactéries, le courant électrique a été arrêté, à moins que les pores du filtre ne soient suffisamment gros pour que les bactéries puissent s'y développer.
Remarquablement, au microscope, les bactéries ressemblent un peu aux câbles utilisés dans les appareils électriques. À l'intérieur de chaque bactérie, 15 à 17 fibres distinctes s'étendent dans le sens de la longueur, chacune capable de conduire l'électricité. Les fibres longues sont constituées de nombreuses cellules connectées, chacune ne mesurant qu'un micromètre.
Une coupe transversale de la bactérie révèle les fibres conductrices individuelles qui s'étendent sur toute leur longueur, contenues dans chaque cellule. (Image de Karen E. Thomsen) Une question naturelle à se poser est de savoir pourquoi les bactéries s’efforceraient de développer la capacité inhabituelle de conduire l’électricité. La réponse pourrait être aussi fascinante que les bactéries elles-mêmes. Il se trouve qu’à quelques centimètres au-dessous du fond de la mer se trouve une source d’énergie riche et largement inexploitée: des atomes de soufre chargés négativement, appelés sulfures.
La raison pour laquelle la plupart des organismes sont incapables de récupérer l'énergie de ces produits chimiques est que la boue environnante est en grande partie dépourvue d'oxygène. Une source alimentaire donneuse d'électrons riche en énergie est présente, mais les organismes ont besoin d'oxygène pour accepter les électrons de réserve dans le cadre de l'équation de récupération d'énergie appelée respiration. C'est analogue à notre besoin de manger de la nourriture (les sulfures) et de respirer de l'air (l'oxygène) pour survivre.
Les bactéries résolvent ce problème en parcourant la distance entre leur nourriture et leur source d'oxygène avec un circuit capable de transporter des électrons. En bas, l'organisme récupère l'énergie des sulfures, puis envoie les électrons vers le haut. Au sommet, près de l'eau de mer riche en oxygène, il est capable d'utiliser l'oxygène en abondance disponible pour effectuer la respiration.
Les bactéries conduisent les électrons verticalement, réunissant un réservoir énergétique et une source d'oxygène. (Image via Nature) En conséquence, la bactérie n’a été trouvée jusqu’à présent dans les sédiments anaérobies des fonds marins - mais dans ces environnements, l’équipe de recherche en a trouvé une quantité stupéfiante. En moyenne, dans chaque centimètre cube du sédiment testé, ils ont trouvé 40 millions de cellules de ce type de bactéries, une quantité calculée pourrait former 117 mètres du câble ultra-conducteur.
Bien que les organismes aient été placés de manière taxonomique dans une famille de bactéries existante, les chercheurs affirment qu’ils sont radicalement différents de toute autre bactérie trouvée jusqu’à présent. "Ils sont si différents qu'ils devraient probablement être considérés comme un nouveau genre", a confié Nielsen à Ed Yong , de Not Pas Exactly Rocket Science, sur Discover, soulignant qu'ils ne partagent que 92% de leur ADN avec aucune autre espèce de la famille.
Dans le même article, Nielsen a également évoqué la possibilité que les espèces jusque-là inconnues soient beaucoup plus omniprésentes que celles connues actuellement. «Ils semblent être l'organisme optimal dans tous les endroits où vous manquez d'oxygène. Pourquoi ne sont-ils pas partout? Demanda Nielsen. "Ou sont-ils partout?"
