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La vie à l’extrême // Life in extreme conditions

Contrairement à ce que beaucoup de gens pensent, la vie est présente dans les environnements les plus extrêmes. Des espèces dites extrêmophiles se sont développées autours des « fumeurs noirs », bouches hydrothermales au fond des océans, avec des colonies de palourdes, des crabes blancs, des crevettes et des vers géants pouvant atteindre 2 mètres de long. Des bactéries prospèrent elles aussi dans l’environnement à haute température des sources chaudes et des mares de boue à Yellowstone ou au Kamchatka. .

La vie est aussi présente à très haute altitude. Quand j’ai visité l’altiplano chilien et bolivien, j’ai été surpris par l’adaptabilité des animaux à un tel environnement. A côté des lamas et des alpagas que l’on trouve jusqu’à 4800 m – l’altitude du Mont Blanc dans l’hémisphère nord – on rencontre des guanacos, petits camélidés qui peuvent ne pas boire pendant de longues périodes. Il en va de même des vigognes qui vivent entre 3 700 et 5 000m d’altitude. Leur épaisse couche de laine leur permet de lutter contre l’irradiation intense du soleil dans la journée et la nuit glaciale dans les déserts des hautes plaines andines. A noter que la laine de la vigogne est de grande qualité et peut atteindre des prix très élevés. Les viscaches sont plus discrètes et plus difficiles à voir. Elles vivent à des altitudes comprises entre 4 000 et 5 000 m. Rencontrées souvent au milieu des rochers, elles signalent l’approche d’un prédateur par de longs sifflements, un peu comme les marmottes de nos montagnes.  A côté de ces animaux, on trouve également le renard de magellan jusqu’à 4500 mètres d’altitude, ou le tatou des Andes, espèce endémique de l’Altiplano andin en Bolivie, au Chili, en Argentine et au Pérou, et dont la population a malheureusement diminué de 30 % en dix ans.

Des biologistes chiliens et méricains viennent de réaliser que les plus hauts sommets du monde ne sont pas vierges de toute vie, comme on le pense généralement. Lors d’une expédition dans les montagnes du nord du Chili au début de 2020, ils ont pu observer et capturer une souris à oreilles feuilles croupion jaune (Phyllotis xanthopygus rupestris) à 6600 mètres d’altitude, au sommet volcan chilien Llullaillaco. La souris a battu le record du monde d’altitude pour un mammifère observé par les scientifiques. L’année dernière, la même espèce de souris avait été repérée à 6100 m.
Dans une étude publiée dans les Proceedings de l’Académie Nationale des Sciences, les chercheurs donnent des détails sur leur découverte et expliquent qu’elle pourrait permettre aux scientifiques de mieux comprendre comment les mammifères s’adaptent et survivent à des conditions difficiles à haute altitude. Ils expliquent qu’ils ont peut-être sous-estimé les limites d’altitude supportables par certaines espèces et les tolérances physiologiques des petits mammifères. Ces lacunes sont probablement dues au fait que les plus hauts sommets du monde restent relativement inexplorés par les biologistes.
La souris à oreilles feuilles et croupion jaune vit dans les montagnes des Andes, mais également au niveau de la mer, ce qui en fait un mammifère intéressant pour les scientifiques. Les biologistes avaient installé de petits pièges pour capturer les rongeurs à des fins d’étude, mais un chercheur a réussi à saisir une souris à la main alors qu’elle courait se réfugier sous un rocher.
Ce qui est surprenant, c’est que ces souris non seulement survivent mais se reproduisent facilement dans cet environnement hostile. Elles montrent à quels environnement extrêmes la vie est capable de s’adapter.
La souris n’était pas le seul rongeur à avoir battu un record d’altitude pendant l’expédition. Les chercheurs ont également découvert une souris à oreilles feuilles Lima (Phyllotis limatus) à 5 000 m. Elle bat le précédent record d’habitat en altitude pour cette espèce.
Source: C / Net.

Voici une petite vidéo montrant la capture de la souris :

 https://youtu.be/DGUDXs8Z31A

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Contrary to what many people think, life is present in the most extreme environments. So-called extremophile species develop around « black smokers », hydrothermal vents at the bottom of the oceans, with colonies of clams, white crabs, shrimps and giant worms that can reach 2 metres in length. Bacteria thrive as well in the high temperature environment of hot springs and mud pools.
Life is also present at very high altitude. When I visited the Chilean and Bolivian altiplano, I was surprised by the adaptability of the animals to such an environment. Next to the llamas and alpacas that can be found up to 4800 m – the altitude of Mont Blanc in the northern hemisphere – there are guanacos, small camelids that may not drink for long periods. The same goes for vicuñas which live between 3,700 and 5,000m above sea level. Their thick layer of wool allows them to fight against the intense irradiation of the sun during the day and the freezing night in the deserts of the high Andean plains. Note that the wool of the vicuña is of high quality; it can reach very high prices. Viscaches are more inconspicuous and more difficult to see. They live at altitudes between 4,000 and 5,000 m. Often observed among the rocks, they signal the approach of a predator by long whistles, a bit like the marmots of our mountains. Beside these animals, one can also find the magellan fox up to 4500 meters above sea level, or the Andes armadillo, endemic to the Andean Altiplano in Bolivia, Chile, Argentina and Peru, whose population has unfortunately decreased by 30% in ten years.

U.S. and Chilean biologists have just realised that the world’s highest summits are not as desolate as they once thought. During a mountaineering expedition in northern Chile in early 2020, they spotted and captured a yellow-rumped leaf-eared mouse (Phyllotis xanthopygus rupestris) atop the 6,600 m summit of the Chilean volcano Llullaillaco. The mouse broke the world record for the highest-dwelling mammal documented by scientists to date. Last year, the same species of mouse was spotted at 6,100m.

In a study published in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences, the researchers document their discovery and explain that it could help scientists better understand how mammals adapt to and survive harsh conditions at high altitudes. The researchers say they may have underestimated the altitudinal range limits and physiological tolerances of small mammals simply because the world’s highest summits remain relatively unexplored by biologists.

The yellow-rumped leaf-eared mouse dwells high in the Andes mountains but also lives at sea level, which makes it an interesting mammal for scientists to study. Even though the scientists had set small traps to capture rodents for study, one of them actually caught the mouse by hand when he spotted it scurrying under a rock.

The surprising thing is that these mice not only survive but apparently thrive in this harsh environment. They show to what extremes life is capable of.

The mouse was not the only rodent breaking records during the expedition. The researchers also found a Lima leaf-eared mouse (Phyllotis limatus) at 5,000 m. That surpassed previous altitude-dwelling records for this species.

Source: C/Net.

Here is a short video showing a biologis catching the mouse:

https://youtu.be/DGUDXs8Z31A

Lamas et vigognes se sont parfaitement adaptés à la très haute altitude (Photos : C. Grandpey)

Les bactéries de l’Erebus (Antarctique) // The bacteria of Mt Erebus (Antarctica)

Jusqu’à présent, les études conduites sur l’Erebus (Antarctique) se concentraient principalement sur le lac de lave qui mijote dans les profondeurs du cratère, bien que l’équipe Tazieff avec François Le Guern et de François-Xavier Faivre-Pierret dans les années 1970 ait déjà travaillé sur les gaz qui s’échappent des flancs. du volcan.
De nouvelles études sur les caractéristiques géothermales du volcan pourraient permettre de comprendre la vie sur d’autres planètes. Les scientifiques pensent qu’elles pourraient même changer notre compréhension de la vie su Terre.
Dans une étude précédente, un microbiologiste néo-zélandais et ses collègues de l’Université de Waikato expliquent qu’ils ont creusé jusqu’à 12 centimètres de profondeur dans le sol du volcan et ont découvert une variété remarquable de bactéries vivant juste sous la surface. Ces bactéries sont très proches d’autres organismes de ce type vivant dans des systèmes géothermaux ailleurs dans le monde,. Cela donne à penser que ces êtres microscopiques ont été continuellement dispersés autour de la planète au niveau de l’atmosphère. Si tel est le cas, ils se peut qu’ils proviennent d’un volcan gigantesque qui est entré en éruption dans le passé, ce qui leur a permis de se déplacer à travers le monde et d’atteindre d’autres sites géothermaux. Plus intéressant encore, les chercheurs ont également découvert des bactéries non seulement endémiques à Erebus, mais encore plus anciennes que celles qui y vivent aujourd’hui. Au fur et à mesure que les chercheurs se sont enfoncés dans le sol, ils ont découvert non seulement de nouvelles bactéries, mais aussi des bactéries qui s’adaptent à la géochimie et aux gaz de l’Erebus.
On sait depuis plus d’un siècle qu’il existe des bactéries capables de vivre et de se développer grâce à l’énergie liée à certains éléments chimiques communs aux systèmes géothermaux lorsque leur nourriture habituelle à base de carbone est limitée. Ce qui est nouveau sur l’Erebus, c’est que ces éléments chimiques sont rares mais les bactéries parviennent tout de même à se développer dans un environnement pauvre en carbone.
Dans le cadre d’un nouveau programme de trois ans, une équipe néo-zélandaise dirigée par des chercheurs de l’Université de Canterbury retournera sur l’Erebus pour approfondir ces recherches. Les chercheurs prévoient d’effectuer des forages directement dans le volcan et d’utiliser de nouvelles approches pour étudier les bactéries, avant d’utiliser d’autres méthodes génomiques pour déterminer leur mode de vie et leur survie.
L’équipe espère découvrir de nouveaux mécanismes biologiques de la vie encore jamais observés, mais qui restent possibles. Il existe sur l’Erebus un système en situation d’isolement doté d’une géochimie inédite capable de donner naissance à des mécanismes tout à fait inhabituels qui peuvent héberger de la vie. Cette approche est susceptible d’aider la recherche de vie sur d’autres planètes.
Source: New Zealand Herald.

Je conseille la lecture du livre Erebus, volcan antarctique écrit par Haroun Tazieff et paru aux Editions Actes Sud.

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Up to now, studies of Mt Erebus in Antarctica had mostly been concentrated on the lava lake deep inside the crater although the Tazieff team with François Le Guern and François-Xavier Faivre-Pierret in the 1970s already worked on the gases coming out of the flanks of the volcano.

The new studies that have focused on the geothermal features on the volcano could be a key to understanding life on other planets. Scientists believe they may even have the potential to change how we understand life itself.

In a previous study, a New Zealand microbiologist and his colleagues of Waikato University had dug just 12 centimetres into the soil on the mountain to find a remarkable variety of bacteria living just below the surface. They were very closely related with other such organisms living in geothermal systems elsewhere in the world, a finding that suggested these microscopic beings were being continually dispersed around the planet through the atmosphere. If this was the case, they could have originated from a massive volcano going off sometime in the past and moving them around the world and into other geothermal sites. More interestingly, the researchers also discovered bacteria that are not only appear endemic to Erebus but ancient when compared to those living today. As they went deeper and deeper into the soil, they not only found novel bacteria, but possibly bacteria that are adapting to the novel geochemistry, or gases, at Mt Erebus.

It has been known for over a hundred years that there are bacteria that can live and grow on energy bound up in certain chemicals common to geothermal systems when normal carbon-based food is limited. What is new on Erebus is that these chemicals are not abundant and yet bacteria are found thriving in this carbon limited environment.

In a new three-year programme a New Zealand team led by researchers of the University of Canterbury will return to Erebus to investigate further. The researchers plan to drill directly into the volcano and use some new exciting approaches to grow the bacteria, before using a range of genomic methods to work out how they function and survive.

The team hope to uncover new biological mechanisms for life that have never been seen, yet remained theoretically feasible. At Mt Erebus, there is an isolated system with novel geochemistry that can drive completely unusual mechanisms to support life. This would be appropriate for looking for life on other planets.

Source : New Zealand Herald.

Vue du sommet de l’Erebus (Crédit photo: Wikipedia)

Cristal d’anorthoclase et échantillon du lac de lave de l’Erebus prélevés par l’équipe Tazieff (Collection personnelle)

Nouveaux dangers liés à la fonte du permafrost // New dangers linked to permafrost melting

Le Siberian Times nous apprend que deux nématodes – ou vers ronds – ont été ramenés à la vie après être restés dans le permafrost sibérien pendant près de 42 000 ans. Les scientifiques de l’Institut des Problèmes Physico-Chimiques et Biologiques de la Science des Sols à Moscou ont pu réanimer les deux vers préhistoriques. Ils bougent et mangent après leur retour à la vie dans le laboratoire.
Les résultats, publiés dans la revue scientifique russe Doklady Biological Sciences, représentent la première preuve d’un retour à la vie d’organismes multicellulaires ayant passé une très longue période dans le pergélisol arctique.
Les nématodes sont de minuscules vers qui mesurent entre 0,1 mm et 2,5 mm de longueur et certains ont été trouvés à 1,3 km sous la surface de la Terre, ce qui est plus profond que pour tout autre animal multicellulaire. En 2016, des scientifiques allemands ont découvert une nouvelle espèce, Pristionchus borbonicus, sur l’Ile de la Réunion. Cette espèce est capable de choisir parmi cinq différents types de bouches en fonction de sa source de nourriture.
Des chercheurs de l’Université de Moscou et de l’Université de Princeton ont analysé 300 échantillons de gisements de permafrost dans l’Arctique et en ont découvert deux qui contenaient plusieurs nématodes bien conservés.
Un échantillon de permafrost a été prélevé dans un terrier d’écureuil fossile près de la rivière Alazeya dans la partie nord-est de Yakoutie en Russie, à partir de dépôts estimés à environ 32 000 ans.
L’autre échantillon de pergélisol provenait de la rivière Kolyma, au nord-est de la Sibérie, et l’âge des gisements voisins était d’environ 42 000 ans. Les vers sont des représentants de deux espèces connues: Panagrolaimus detritophagus et Plectus parvus.
https://youtu.be/Bk6g8kR4MJY

Après avoir décongelé les vers, les chercheurs les ont vus se déplacer et manger, ce qui représente la première preuve de «cryoconservation naturelle» des animaux multicellulaires. Cependant, ce n’est pas le premier exemple d’organismes qui se sont réveillés après avoir séjourné dans un environnement glacé pendant des millénaires. Déjà en 2014, des scientifiques ont découvert un virus géant, le Pithovirus sibericum, capable d’infecter les amibes du genre Amoeba. Ce virus était vieux de 30 000 ans et les chercheurs ont réussi à le ranimer, tout en provoquant une infection dans une amibe. Ils ont mis en garde à l’époque sur la capacité du pathogène à redevenir contagieux après tant de millénaires. Selon eux, c’était un avertissement montrant que le réchauffement climatique et la fonte du permafrost pouvaient faire peser de nouvelles menaces sur la vie humaine ou animale.
Source: The Siberian Times.

Dans plusieurs articles, j’ai déjà attiré l’attention sur d’autres risques liés au réchauffement de la planète et sur la fonte du pergélisol dans les régions arctiques. Des températures élevées ont causé la propagation d’une épidémie d’anthrax en 2016, avec la mort de milliers de rennes et de plusieurs personnes. La fonte du pergélisol a également provoqué de puissantes explosions de méthane.

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The Siberian Times informs us that a pair of roundworms (nematodes) has been brought back to life after they were frozen in Siberian permafrost for nearly 42,000 years. Scientists at the Institute of Physico-Chemical and Biological Problems of Soil Science in Moscow were able to resuscitate the two prehistoric worms. They are moving and eating after they came back to life in the lab.

The findings, published in the Russian science journal Doklady Biological Sciences, represent the first evidence of multicellular organisms returning to life after spending a long period in Arctic permafrost.

Nematodes are tiny worms that measure from 0.1mm to 2.5mm in length and some have been found living 1.3 km below the Earth’s surface, deeper than any other multicellular animal. In 2016, German scientists found a new species, Pristionchus borbonicus , on Reunion Island. It can develop any of five different types of mouths depending on its food source.

Researchers from Moscow State University and Princeton University analysed 300 samples of Arctic permafrost deposits and found two that held several well-preserved nematodes.

One sample was collected from a fossil squirrel burrow near the Alazeya River in the northeastern part of Yakutia in Russia, from deposits estimated to be about 32,000 years old.

The other permafrost sample came from the Kolyma River in northeastern Siberia, and the age of nearby deposits was around 42,000 years old. The worms represented two known species: Panagrolaimus detritophagus  and Plectus parvus .

https://youtu.be/Bk6g8kR4MJY

After defrosting the worms, researchers saw them moving and eating, the first evidence of ‘natural cryopreservation’ of multicellular animals. However, this is not the first case od organism to awaken after being in an icy cold environment for millenia. Earlier in 2014, scientists discovered a 30,000 year old giant amoeba infecting virus – Pithovirus sibericum  – and managed to revive it, causing an infection in an amoeba. Its discoverers had warned at the time that the pathogen’s ability to become infectious again after so many millenniums is a warning in the age of global warming that new threats to human or animal life could emerge if permafrost melted.

Source: The Siberian Times.

In several articles, I already drew attention to other risks of global warming and permafrost melting in the arctic regions. High temperatures caused the spreading of an anthrax epidemic in 2016 with the deaths of thousands of reindeer and several persons. The melting of permafrost also caused powerful methane explosions.

Nématodes prélevés dans le pergélisol à proximité de la rivière Kolyma (Source : Université de Moscou)

Cratère provoqué par une explosion de méthane en Sibérie (Crédit photo: Wikipedia)

Les grottes de glace de l’Erebus (Antarctique) // The ice caves of Mt Erebus (Antarctica)

On peut lire ces jours-ci dans la presse australienne plusieurs articles indiquant que des scientifiques de ce pays ont découvert en Antarctique des grottes chauffées par le volcan Erebus. Il se pourrait que ces cavités hébergent des formes de vie et de nombreuses espèces encore jamais rencontrées sur ce continent. Les scientifiques ont constaté que la température pouvait atteindre 25°C dans certaines grottes. Un chercheur a déclaré qu’il faisait si chaud que l’on pouvait rester en T-shirt.
La nouvelle étude, conduite par des chercheurs de l’Université Nationale d’Australie (ANU), a révélé que des animaux et des plantes peuvent vivre dans des grottes chaudes sous les glaciers de l’Antarctique. Les analyses des échantillons provenant de ces grottes ont révélé des traces surprenantes d’ADN provenant d’algues, de mousses et d’invertébrés trouvés ailleurs en Antarctique, mais toutes les séquences n’ont pas pu être entièrement identifiées. Un chercheur de l’Université du Maine a déclaré que ces traces d’ADN ne prouvaient pas de façon définitive que les plantes et les animaux vivaient toujours dans les grottes. Les prochaines étapes consisteront à faire des analyses plus approfondies et à rechercher des organismes vivants. S’ils existent, cela ouvrira sans aucun doute la porte à un nouveau monde passionnant.
Ce n’est pas la première fois que des expéditions explorent les grottes proches de l’Erebus. Déjà dans les années 1990, l’équipe de Haroun Tazieff – avec René-Xavier Faivre-Pierret et François Le Guern – y avait analysé la glace. Des recherches similaires ont révélé que diverses communautés bactériennes et fongiques vivent dans les grottes volcaniques de l’Antarctique. Les résultats de la nouvelle étude suggèrent qu’il pourrait y avoir des plantes et des animaux plus évolués. Comme il y a d’autres volcans en Antarctique, les systèmes de grottes sous-glaciaires pourraient être répandus sur le continent glacé. Nous ne savons pas combien de systèmes de grottes sous-glaciaires existent autour des volcans de l’Antarctique, et encore moins s’ils sont interconnectés. Il est vrai que l’environnement de l’Antarctique est extrêmement hostile et que toute exploration y est compliquée.
Source: Médias australiens et Université nationale australienne.

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One can read these days in the Australian press several articles indicating that Australian scientists have discovered in Antarctica caves warmed by nearby Erebus volcano. They could host life, perhaps indicating there are many species we have not found yet on the continent. Scientists found that it can be up to 25°C in some caves. One researcher said that it is so warm you could wear a T-shirt in them.

The new study, which was led by the Australian National University (ANU), has found that animals and plants may live in warm caves under Antarctica’s glaciers. Forensic analyses of soil samples from these caves have revealed intriguing traces of DNA from algae, mosses and invertebrates found elsewhere in Antarctica, but not all sequences could be fully identified. A researcher from the University of Maine, said these intriguing DNA traces did not conclusively prove plants and animals were still living in the caves. The next steps will be to take a closer look and search for living organisms. If they exist, it may open the door to an exciting new world.

This is not the first time expeditions have explored the caves close to Mount Erebus. Already in the 1990s, Haroun Tazieff and his team had analysed the ice in the caves. Similar research found that diverse bacterial and fungal communities lived in Antarctica’s volcanic caves. The findings from the new study suggest there might be higher plants and animals as well. As there are other volcanoes in Antarctica, subglacial cave systems could be common across the icy continent. We don’t yet know just how many cave systems exist around Antarctica’s volcanoes, or how interconnected these subglacial environments might be. They are really difficult to identify, get to and explore.

Source : Australian news media & Australian National University.

Grotte à proximité de l’Erebus (Crédit photo: NOAA)