Compte tenu des vents dominants, David J. Smith a estimé que les échantillons d'air prélevés sur un volcan en sommeil en Oregon seraient remplis de signatures ADN provenant de micro-organismes morts d'Asie et de l'océan Pacifique. Il ne s'attendait pas à quoi que ce soit puisse survivre au voyage à travers la haute atmosphère jusqu'à la station de recherche de l'observatoire du mont Bachelor, à une altitude de 9 000 pieds.
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"Je pensais que nous ne collecterions en principe que de la biomasse morte", déclare Smith, chercheur au centre de recherche Ames de la NASA.
Mais lorsque son équipe est arrivée au laboratoire avec les échantillons prélevés dans deux grands panaches de poussière au printemps 2011, ils ont découvert un groupe d’auto-stoppeurs en plein essor. Plus de 27% des échantillons bactériens et plus de 47% des échantillons fongiques étaient encore en vie.
En fin de compte, l’équipe a détecté environ 2 100 espèces de microbes, y compris un type d’Archea qui n’avait été isolé que précédemment au large des côtes du Japon. "Dans mon esprit, c'était l'arme à fumer, " dit Smith. Comme il aime à le dire, l'Asie avait éternué en Amérique du Nord.
Des microbes ont été découverts dans les cieux depuis que Darwin a collecté la poussière balayée par le vent à bord du HMS Beagle, à 1 000 milles à l'ouest de l'Afrique dans les années 1830. Mais les technologies d'analyse de l'ADN, de collecte à haute altitude et de modélisation atmosphérique donnent aux scientifiques un nouveau regard sur la vie surpeuplée au-dessus de la Terre. Par exemple, des recherches récentes suggèrent que les microbes sont des acteurs cachés dans l'atmosphère, créant des nuages, provoquant des pluies, propageant des maladies entre continents et peut-être même des climats changeants.
"Je considère l'atmosphère comme une autoroute, au sens le plus littéral du terme", a déclaré Smith. "Cela permet l'échange de micro-organismes entre des écosystèmes distants de plusieurs milliers de kilomètres. Pour moi, il s'agit d'une conséquence écologique plus profonde que nous n'avons toujours pas bien comprise."
Les microbes aéroportés ont potentiellement des impacts énormes sur notre planète. Certains scientifiques attribuent une épidémie de fièvre aphteuse en 2001 en Grande-Bretagne à une tempête géante en Afrique du Nord qui a transporté de la poussière et éventuellement des spores de la maladie animale à des milliers de kilomètres au nord une semaine avant les premiers cas signalés.
Le virus de la fièvre catarrhale du mouton, qui infecte les animaux domestiques et sauvages, n'était autrefois présent qu'en Afrique. Mais on le trouve maintenant en Grande-Bretagne, probablement à cause des vents dominants.
Les scientifiques qui examinent le déclin des récifs coralliens dans des étendues presque immaculées des Caraïbes se dirigent vers la poussière et les microbes qui l’accompagnent, exacerbés par les tempêtes de poussière africaines et emportés vers l’ouest, en étant l’un des responsables. Selon un chercheur, un champignon particulier qui tue les mordus de la mer est arrivé en 1983, quand une sécheresse au Sahara a créé des nuages de poussière qui traversaient l’Atlantique.
Dans l'ouest du Texas, des chercheurs de la Texas Tech University ont prélevé des échantillons d'air sous le vent et sous le vent de dix parcs d'engraissement de bovins. Les microbes résistants aux antibiotiques étaient 4 000% plus fréquents dans les échantillons sous le vent. Philip Smith, professeur agrégé d'écotoxicologie terrestre et Greg Mayer, professeur agrégé de toxicologie moléculaire, ont déclaré que ces travaux établissaient une base de référence pour des recherches ultérieures.
Ils ont terminé une étude sur la viabilité qui doit être publiée au début de 2016 et souhaitent examiner la distance parcourue par les particules et déterminer si la résistance peut être transmise aux bactéries indigènes. Les antibiotiques, note Mayer, existaient dans la nature bien avant que les humains ne les empruntent. Mais que se passe-t-il lorsqu'ils sont concentrés dans des endroits ou étendus par le vent?
Ce qui est clair, c'est qu'il y a beaucoup plus de microbes viables dans des endroits beaucoup plus inhospitaliers que ce que les scientifiques prévoyaient.
Des chercheurs du Georgia Institute of Technology, bénéficiant d'une subvention de recherche de la NASA, ont examiné des échantillons d'air prélevés par un avion survolant des ouragans à des kilomètres au-dessus de la Terre. Ils ont découvert que les cellules vivantes représentaient environ 20% des microbes lancés par la tempête.
"Nous ne nous attendions pas à trouver autant de cellules bactériennes intactes et vivantes à 10 000 mètres", a déclaré Kostas Konstantinidis, microbiologiste au Georgia Institute of Technology.
Konstantinidis et son équipe s'intéressent particulièrement à la manière dont les microbes contribuent à la formation et à la précipitation des nuages. Les noyaux dans les bactéries dans l'air initient la condensation. Certains scientifiques pensent maintenant que les microbes peuvent jouer un rôle majeur en météorologie. "Ils ont un fort potentiel pour affecter la formation des nuages et le climat", ajoute Konstantinidis.
Pendant ce temps, Smith est intrigué par la manière dont les microbes survivent ou se réparent peut-être après de longs voyages de plusieurs jours dans le dur rayonnement de la haute atmosphère. Un projet de la NASA, EMIST (Exposing Microorganisms in the Stratosphere), dirigé par Smith, a porté à deux reprises une bactérie sporiforme à 125 000 pieds au-dessus du désert du Nouveau-Mexique sur un ballon pour étudier leur survie.
Pour la NASA, le travail est lié à la protection planétaire. Si un engin spatial contaminé par une bactérie de la Terre atteint la planète Mars - dont les conditions sont similaires à celle de la stratosphère terrestre - et que la bactérie survit, cela pourrait compliquer notre recherche de preuves de la vie sur Mars ou même de tuer des microbes indigènes, le cas échéant.
Mais il a aussi des possibilités beaucoup plus larges. Comme les chercheurs précédents qui avaient exploré la forêt tropicale à la recherche de médicaments miracles, ils pourraient un jour trouver des remèdes chez les minuscules habitants de l'atmosphère. Peut-être que les bactéries atmosphériques peuvent nous offrir un écran solaire ultime et une protection contre les radiations.
"C'est extraordinaire qu'un organisme capable de survivre dans un environnement aussi rude soit dans de nombreux cas une seule cellule", explique Smith. Comment font-ils ce qu'ils font? "
Un ballon scientifique contient l'expérience de la NASA sur l'exposition des microorganismes dans la stratosphère (E-MIST) peu de temps avant son lancement, le 24 août 2014. Cette expérience a exposé les bactéries de la Terre à la haute atmosphère pour savoir si elles pourraient survivre dans des conditions difficiles. (NASA)
