Le microbe qui a failli éradiquer toute vie sur Terre

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trilobite
Les trilobites font partie des nombreuses espèces marines à avoir disparu
lors de la grande extinction permienne.
Il y a environ 252 millions d’années, la vie sur Terre a failli prendre fin.
En l’espace de 20 000 ans - une période assez brève à l’échelle
géologique - plus de 95 % des espèces marines et près de trois quart
des vertébrés terrestres ont été rayé de la surface de la carte. Quelle
succession d’événements ont pu ainsi provoquer la plus grande crise biotique
qu’ait connu la Terre ? C’est la question à laquelle s’est attelée
l’équipe de Daniel Rothman, au Massachusetts Institute of Technology
(États-Unis), épaulée par Changqun Cao, paléobiologiste de l’Institut
de géologie et de paléontologie de Nankin (Chine), peu satisfaits des
différentes théories qui ont vu le jour à propos de “la mère de toutes les
extinctions de masse
“, selon le paléobiologiste américain Douglas Erwin. Pour mieux comprendre les causes de l’extinction permienne, ainsi baptisée
car marquant la fin de l’ère géologique du Permien (et le début du Trias), les
chercheurs se sont envolés à Meishan, située dans la province du Sichuan, au
centre-ouest de la Chine. Leur objectif : analyser les roches de cette
région, qui constituent pour les géologues le stratotype (c’est-à-dire
l’affleurement-type) de la limite permo-triasique. Daniel Rothman et ses
collègues se sont particulièrement intéressés à l’analyse du carbone contenu
dans ces roches, laquelle indique une forte instabilité au moment de la
transition Permien-Trias. Faut-il voir dans ce déséquilibre du cycle du carbone la trace d’événements volcaniques majeurs
qui ont eu lieu à cette époque en Sibérie, et qui seraient responsables de
l’extinction permienne selon une étude canadienne publiée en 2011 ? L’analyse des chercheurs américains s’appuie sur une grandeur nommée
composition isotopique du carbone, qui renseigne sur la proportion relative de
deux isotopes du carbone, les carbone 12 et carbone 13. Cet indicateur est
utilisé par les paléogéologues pour mesurer
les perturbations environnementales
modifiant le cycle du carbone, chaque
flux de carbone entre les différents réservoirs (biosphère, atmosphère,
lithosphère et hydrosphère) ayant une signature isotopique particulière. Si la
composition isotopique du carbone organique (contenu dans la biosphère ou dans
les carburants fossiles) fluctue dans les milliers d’années qui précèdent la
catastrophe biotique, celle du carbone inorganique (comme le CO2
atmosphérique ou le carbone contenu dans les calcaires) chute rapidement. Cette
brusque variation de la composition isotopique du carbone inorganique est
synonyme, selon les modèles mathématiques mis au point par les les chercheurs
américains, d’une croissance super-exponentielle (autant dire, particulièrement
rapide) de la masse du réservoir marin de carbone inorganique. Comment
expliquer ce stockage massif et rapide de carbone inorganique dans les
océans ? Pas par une éruption volcanique massive, pour Daniel
Rothman : si le CO2 relargué par l’éruption aurait pu être
absorbé par les océans, cette absorption aurait dû ralentir à mesure que les
océans se seraient acidifiés, débouchant alors sur une croissance de plus en
plus lente du réservoir marin de carbone inorganique, quand l’analyse des
roches chinoises indique une phase d’accélération.

L’archée qui dégaze du méthane à tout va

Methanosarcina acetivorans, l’archée responsable du plus grand
massacre terrestre.
Les chercheurs ont donc dessiné une nouvelle hypothèse : “la
perturbation résulterait de l’émergence d’un nouveau régime d’activité
métabolique microbienne”.
Un microbe, responsable d’un déséquilibre de
grande ampleur du cycle du carbone ? Pour valider cette hypothèse, il faut
rassembler plusieurs éléments. Tout d’abord, un large réservoir de carbone
organique métabolisable : selon les calculs, les milliers de gigatonnes de
carbone organique nécessaires auraient été disponibles dans les sédiments et la
tourbe accumulés à l’époque. Ensuite, un microbe capable de métaboliser ces
réserves gigantesques de carbone organique : un bon candidat est l’archée
méthanogène du genre Methanosarcina, dont le métabolisme
s’avère particulièrement efficace d’un point de vue énergétique pour
transformer l’acide acétique en méthane. Une récente étude publiée en
2008 indiquait que l’archée a acquis ce mécanisme de méthanogenèse
en “héritant” d’une partie du patrimoine génétique d’une bactérie de la classe
des Clostridia (les généticiens parlent de transfert horizontal de gène). D’après les analyses
phylogénétiques conduites par l’équipe de Daniel Rothman, ce transfert serait
survenu sur une période comprise entre 200 et 280 millions d’années :
l’archée aurait ainsi “appris” à produire en grande quantité du méthane
(ensuite oxydé en CO2 piégé dans les océans) au moment de
l’extinction permienne ! Reste toutefois un problème : la méthanogenèse opérée par l’archée
repose sur un cofacteur composé de nickel. Des ressources limitées en nickel
pourraient mettre à mal l’hypothèse d’une explosion de la population d’archées
ayant décuplé la production de méthane. C’est là que l’éruption volcanique
massive survenue en Sibérie à cette même période, rejetée comme cause primaire
du déséquilibre du cycle du carbone, refait surface. Cette éruption a en effet
fourni des quantités considérables de nickel, les trapps de
Sibérie
représentant les plus grands gisements du monde. Le volcanisme
massif qui a précédé l’extinction permienne a ainsi posé les conditions
favorables pour que Methanosarcina dégaze en grande quantité son
méthane et change la face du globe. Ainsi, pour Daniel Rothman, “un simple transfert horizontal de gène a
été à l’origine de changements biogéochimiques, un volcanisme massif a servi de
catalyseur, et l’expansion de
Methanosarcina qui en a résulté a
perturbé les niveaux de CO2
“. Si l’acquisition du métabolisme
méthanogène par l’archée semble responsable des perturbations du cycle du
carbone qui ont précédé l’extinction permienne, reste à relier la production
massive de méthane à la destruction quasi totale de la biosphère :
l’oxydation du méthane aurait pu se traduire par un relargage important de
sulfure d’hydrogène, très toxique, mais aussi par la production de
CO2 responsable de l’anoxie et
de l’acidification des océans. Si certaines pièces du puzzle manquent encore,
une chose semble certaine : un minuscule microbe a remodelé le système
Terre. Source : D.H. Rothman et al., Methanogenic burst in the end-Permian carbon cycle, PNAS,
1er avril 2014.
Crédit photo : Kevin Walsh – Flickr (CC BY-NC 2.0) ; MicrobeWiki
- Everly Conway de Macario and Alberto J. L. Macarioenome.

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Impacts du changement climatique du GIEC : sombre Anthropocène

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energie
Le deuxième volet du cinquième rapport du GIEC (groupe Intergouvernemental sur l’évolution du Climat) vient d’être publié ce lundi 31 mars. Il n’est pas très réjouissant… Le GIEC recense dans cette deuxième partie… Lire la suite

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Là-haut sur la montagne, l’était un cœlacanthe

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helico suisse
La Suisse est presque entièrement recouverte de montagnes. Elles sont hautes, immobiles, solides. Elles donnent à ce pays une impression d’éternité pouvant faire croire à ses habitants qu’ils sont au-dessus du monde, comme protégés par ces pics qui bloquent le regard et, parfois les pensées. De véritables murailles en quelque sorte. Mais quelle erreur ! Les [...]
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Pénurie de phosphore, une bombe à retardement?

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phosphate-carriere
Le phosphore : une dépendance qui frôle l’addiction Pour vivre et pousser, les plantes ont besoin essentiellement d’eau, d’azote et de phosphore, des éléments naturellement présents en quantités variables dans les sols. Suite à l’explosion démographique du XXème siècle, l’agriculture intensive s’est développée, l’utilisation d’engrais azotés et phosphatés s’est généralisée et …
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Les JO d’hiver du futur

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Lilypad2
Projet Lilypad, Vincent Callebaud Architectures

L’événement est complet depuis plusieurs mois déjà, mais avec son pass VIP, Kelti se faufile parmi la foule qui se presse pour assister à l’épreuve phare des Jeux Olympiques d’Hiver : la plongée en profondeur. Il passe fièrement devant de nombreuses personnes fatiguées de l’attente longue sous le soleil écrasant. Du haut de ses 10 ans, il prend un air important mais au fond de lui, il est terrorisé par tant de grandiose. Après quelques minutes de minauderie feinte, il passe le portail de sécurité sans accroc et entre enfin dans l’antre du spectacle.
Le stade olympique peut accueillir plus de 100 000 personnes. Il a été construit comme un gigantesque amphithéâtre épousant les contours de la côte, embrassant l’océan. Mais au lieu d’une vue sur l’infini bleu, un énorme écran diffuse ce qui se passe plus loin, en pleine mer, sur la plateforme des sportifs. On a attribué à Kelti une des meilleures places. Sur les premiers balcons, il est seul face à l’écran. Son regard parcourt l’immensité du stade, il a une vue imparable sur la fosse qui déborde d’humains. Quelques places plus loin, il aperçoit son père, entouré de toute son équipe municipale. Kelti est tellement fier d’être le fils du maire de Rio de Janeiro. Sans lui, il n’aurait pas ce pass autour du cou, qui lui donne l’accès à de nombreuses facilités du village olympique. Il a ainsi pu assister à des épreuves de danse sous-marine
Crédits : Franck Seguin
base-jump sous-marin, saut à dos de dauphin, … Mais la plus spectaculaire reste celle d’aujourd’hui : la plongée en apnée au-dessus des abysses. C’est à celui qui ira au plus profond, avec tous les risques liés aux pressions extrêmes atteintes par les plongeurs. 
Kelti se rappelle que les Jeux de Rio ont bien failli être bouleversés par une véritable révolution : la greffe de branchies, désormais possible. Cependant, par précaution, le procédé étant encore trop neuf, et pour des raisons d’équité, le CIO a finalement opté pour l’interdiction de la participation de ces sportifs d’un nouveau genre. Pour Kelti, ces technologies sont le rêve d’une vie loin des villes, plus près de la faune marine. Son père, plus prudent, a été clair à ce sujet. C’est non ! Kelti sait donc exactement la première chose qu’il fera lorsqu’il aura atteint la majorité. Le stade, jusque là animé et bruyant, se calme peu à peu. L’heure approche. La tension monte.  Ses voisins, anxieux, ont déjà enfilé leurs lunettes 3D.
Rio accueille aujourd’hui les cinquièmes JO d’hiver subaquatiques. Kelti n’était pas encore né lorsque le CIO a finalement sorti au grand jour son nouveau projet. Les températures augmentant, les canons à neige devenaient peu à peu inutilisables. En 2080, seule une quinzaine de villes étaient encore suffisamment proches de montagnes enneigées, mais moins de la moitié était capable d’héberger les milliers de personnes se déplaçant du monde entier. C’est lorsqu’on a pu compter les candidates éventuelles sur les doigts de la main que le CIO a dévoilé son projet. Fini la neige, place à l’eau !
Le niveau des mers montait encore et encore et les hommes fortunés commençaient à s’agglutiner sur des villes flottantes ultra-sécurisées. C’est désormais là que se dérouleraient les JO ! La ville flottante, trop petite pour héberger tout le monde, était réservée aux sportifs et à quelques privilégiés. Et pour que les jeux soient encore un spectacle avec spectateurs, la mégalopole terrestre la plus proche se munirait de grandioses infrastructures accueillant touristes, journalistes, stars, fêtes gigantesques et spectacles sportifs. Les compétitions étaient de toute façon retransmises en direct dans le monde entier. A part les quelques skieurs encore existants, tout le monde avait très vite pris goût aux nouveaux JO. Les jeux d’hiver, le long des plages chaudes de l’hémisphère Sud, cela avait un goût de paradis. Le nombre de touristes avait littéralement explosé.
Ce jour-là, Kelti supporte Juan, le brésilien porté favori. Son père avait passé beaucoup de temps à lui expliquer l’injustice perpétrée pendant plusieurs siècles. Il avait eu du mal à imaginer que les Jeux d’hiver aient pu, auparavant, exclure tant de monde, y compris le Brésil son cher pays. Mais maintenant, devant l’écran, Kelti sent que l’histoire tourne. Il le sait. Juan sera le premier brésilien médaillé d’or des JO d’hiver !
Retour en 2014 !

Les greffes de branchies n’existent pas encore mais le changement climatique, c’est maintenant !
Selon une étude de l’Université de Vancouver, Sotchi ne pourra plus accueillir les JO d’ici à 40 ans (lire).
Selon les climatologues, parmi les zones les premières affectées par le changement seront les pays pauvres (lire).

Face aux climato-sceptiques en tout genre, les scientifiques du monde entier se sont armés. En France, l’Institut Pierre Simon Laplace fait de réels efforts de communication sur ce sujet controversé. Il a ainsi participé, en collaboration avec l’Ecole supérieure de journalisme de Lille, et l’Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines, à la création d’une plateforme riche d’informations, où l’on apprend beaucoup, entre autres, sur la monté des mers 
ou la modélisation du climat : 
Un petit livret a également été édité, téléchargeable gratuitement par n’importe qui Climat : modéliser pour comprendre et anticiper.

Une très grande majorité des scientifiques sont d’accord alors pourquoi ne pas les croire ? 

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Danse perpétuelle

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courants 1
A peine 200 ans après les premières grandes expéditions en mer, les technologies actuelles permettent d’observer les mouvements des eaux dans toute leur splendeur. Pour en faire profiter tout le monde, la Nasa a concocté un film envoûtant. Perpetual Ocean nous dévoile l’océan, cette gigantesque piscine, et son incessant ballet. 

La découverte des océans a été longue et difficile. Elle n’a débuté réellement qu’il y a quelques siècles avec le développement de la navigation et des premières explorations.
Pendant longtemps, les navires apportaient l’essentiel des connaissances de ce milieu et ces connaissances étaient éparses en temps et en espace. De plus, les premières observations étaient limitées à la surface. C’est en 1840 que Sir James Clark Ross procède au premier sondage moderne dans les mers profondes. Quelques dizaines d’années plus tard, John Murray et Charles Wyville lancent la première expédition appelée Challenger. Durant les trois ans du voyage, ils recueillent de nombreuses données sur la température, la salinité et la densité de l’eau de mer. Ils obtiennent aussi une idée plus précise des fonds sous marins et des espèces y vivant.
L’expédition du Challenger fut suivie par de nombreuses autres missions scientifiques. Les mesures se multiplient.
Il est cependant loin le temps de Challenger où un simple seau était jeté à la mer pour ensuite en étudier son contenu.
De nos jours, les instruments sont nettement plus perfectionnés. Utilisés au sein de plateformes flottantes ou sur des bateaux lors de campagnes de mesure, ils captent relief des fonds océaniques, vitesse et direction des courants, température, salinité, ..Transperçant la surface pour observer les mers de l’intérieur, à l’insu de l’océan, ce sont des mesures in situ.
Tout le contraire des satellites.
Le premier satellite d’observation de l’atmosphère, est lancé en 1960. TIRONS (Television InfraRed Observational Satellite), est une révolution technologique même si son image granulaire est peu exploitable. Depuis, la précision de ces satellites a considérablement augmenté. Elle est maintenant suffisante pour donner une image régulière quasi exhaustive de la planète.
Ces bestioles, pourtant, ne font que caresser la surface des océans.
Courant de surface, température, niveau des mers, … tout un ensemble de mesures qu’on rabiboche entre elles à l’aide de modèles et d’équations physiques.
La NASA, a mis au point le projet ECCO2 (Estimating the Circulation and Climate of the Ocean, Phase II) en utilisant le modèle de circulation globale MIT, des données satellites et des mesures in situ.
ECCO2 permet de retranscrire les mouvements de l’océan dans toute leur splendeur, jusqu’au plus profond des fonds.
Cependant, ce sont uniquement les courants de surface observés de 2005 à 2007, que nous donne à voir un film intitulé Perpetual Ocean et produit par le Scientific Visualization Studio de la NASA.
Une vidéo qui subjugue. Pendant 3 minutes, qui durent 2 ans, l’océan cisèle d’élégants détails ou transfère son énergie en de puissants propulseurs. Tourbillons obstinés, robustesse des jets, l’eau se danse en mouvements complexes et jamais, jamais ne se repose.
N’oubliez pas de régler la qualité en très haute définition… !
Un petit film mais aussi un moyen métrage de 20 minutes pour ceux qui veulent se laisser bercer plus longuement par les courants globaux. Tous les films et images sont disponibles ici.


Perpetual ocean ne se veut pas plus qu’une expérience “viscérale”. Un œil averti reconnaîtra aisément le Gulf Stream, le courant de Kuroshio le long du Japon, ou les “Agulhas” au sud de l’Afrique.
Pour les moins avertis mais néanmoins curieux, il sera facile de trouver des explications approfondies sur la circulation globale de l’océan, ici ou .
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Top 5 : les plus belles structures géologiques

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mud cracks
L’idée de ce billet m’est venue sur la plage, quand un coquillage très particulier a croisé le chemin de mes doigts. Incroyable mais vrai, les stries à sa surface ressemblaient beaucoup aux rides qui se forment au fond de l’océan ! Cela m’a fait penser à ces structures géologiques insolites que …
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Le pyromane du Mésozoïque : faut-il brûler l’ère secondaire ?

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meso fig 1
Petit billet en réponse à une remarque fort judicieuse d’un lecteur du DinOblog (ici, la remarque) : pourquoi utiliser mésozoïque plutôt que secondaire, quand on cause de l’ère géologique qui vit s’épanouir nos animaux favoris ? Je me suis fendu d’une réponse un peu courte invoquant l’archaïsme du second terme (secondaire) et laissant donc supposer une relative [...]
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Une histoire du monde en 12 cartes, Jerry Brotton

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carte Kangnido
12 nuances du monde De Babylone à Google Earth, les cartes nous indiquent la façon dont les hommes pensent le monde Les cartes sont-elles des objets purement scientifiques ? Certes, depuis que l’Alexandrin Claude Ptolémée s’est efforcé, dans sa monumentale Géographie, de mettre au point une méthode reproductible pour cartographier le monde connu suivant des principes mathématiques établis, les savants s’évertuent à représenter la terre en deux dimensions avec le moins de distorsions possibles. Mais les cartes du monde ont plus qu’une visée scientifique. Elles sont avant tout des images subjectives, qui manipulent la réalité en fonction du contexte dans Continuer la lecture… Continue reading