During the cycling of seawater through the earth's crust along the mid-ocean ridge system, geothermal energy is transferred into chemical energy in the form of reduced inorganic compounds. These compounds are derived from the reaction of seawater with crustal rocks at high temperatures and are emitted from warm (≤25°C) and hot (∼350°C) submarine vents at depths of 2000 to 3000 meters. Chemolithotrophic bacteria use these reduced chemical species as sources of energy for the reduction of carbon dioxide (assimilation) to organic carbon. These bacteria form the base of the food chain, which permits copious populations of certain specifically adapted invertebrates to grow in the immediate vicinity of the vents. Such highly prolific, although narrowly localized, deep-sea communities are thus maintained primarily by terrestrial rather than by solar energy. Reduced sulfur compounds appear to represent the major electron donors for aerobic microbial metabolism, but methane-, hydrogen-, iron-, and manganese-oxidizing bacteria have also been found. Methanogenic, sulfur-respiring, and extremely thermophilic isolates carry out anaerobic chemosynthesis. Bacteria grow most abundantly in the shallow crust where upwelling hot, reducing hydrothermal fluid mixes with downwelling cold, oxygenated seawater. The predominant production of biomass, however, is the result of symbiotic associations between chemolithotrophic bacteria and certain invertebrates, which have also been found as fossils in Cretaceous sulfide ores of ophiolite deposits.
Titre de l'article
Géomicrobiologie des évents hydrothermaux en haute mer
Géomicrobiologie des évents hydrothermaux en haute mer
Introduction à l'article
Cet article traite de la présence des microorganismes au sein des évents hydrothermaux, de leur fonction et de leur rôle. Une utilisation microbienne très efficace de l'énergie géothermique est évidente. Elle est nécessaire aux nombreuses populations animales regroupées autour des évents en l'absence d'une source de nourriture photosynthétique. Les micro-organismes, principalement les bactéries, sont des agents géochimiques efficaces. De par leur caractère de résistance et de variabilité, les cellules bactériennes peuvent exister dans des environnements plus extrêmes que les organismes supérieurs. Par conséquent, l'apparition de certains de ces micro-organismes au niveau des évents hydrothermaux était prévisible. Cependant, leur capacité à rendre possible les formes de vie en s’épanouissant grâce aux sources d'énergies inorganiques en l'absence de lumière était tout à fait inattendue.
Cet article traite de la présence des microorganismes au sein des évents hydrothermaux, de leur fonction et de leur rôle. Une utilisation microbienne très efficace de l'énergie géothermique est évidente. Elle est nécessaire aux nombreuses populations animales regroupées autour des évents en l'absence d'une source de nourriture photosynthétique. Les micro-organismes, principalement les bactéries, sont des agents géochimiques efficaces. De par leur caractère de résistance et de variabilité, les cellules bactériennes peuvent exister dans des environnements plus extrêmes que les organismes supérieurs. Par conséquent, l'apparition de certains de ces micro-organismes au niveau des évents hydrothermaux était prévisible. Cependant, leur capacité à rendre possible les formes de vie en s’épanouissant grâce aux sources d'énergies inorganiques en l'absence de lumière était tout à fait inattendue.
Expériences de l'article
L’article apporte des informations sur différents aspects des bactéries des évents hydrothermaux par diverses expériences : la chimiosynthèse, les sources de H2S et la structure des régions de mélange, les sources d'autres espèces chimiques utilisées en chimiosynthèse, les populations microbiennes des évents hydrothermaux, l’oxydation microbienne du méthane, l’hydrogène comme source d’énergie microbienne, l’oxydation microbienne du fer et du manganèse, le rôle des températures élevées des évents hydrothermiques, et enfin la chimiosynthèse symbiotique.
L’article apporte des informations sur différents aspects des bactéries des évents hydrothermaux par diverses expériences : la chimiosynthèse, les sources de H2S et la structure des régions de mélange, les sources d'autres espèces chimiques utilisées en chimiosynthèse, les populations microbiennes des évents hydrothermaux, l’oxydation microbienne du méthane, l’hydrogène comme source d’énergie microbienne, l’oxydation microbienne du fer et du manganèse, le rôle des températures élevées des évents hydrothermiques, et enfin la chimiosynthèse symbiotique.
Résultats de l'article
L'uniformité des températures caractéristiques pour les différents évents renforce la notion de réservoir souterrain créé par les variations de perméabilité dans les zones sous-marines peu profondes. Les mesures de biomasse effectuées se basent sur la quantification d’ATP produit. Les mesures d’ATP sont 2 à 3 fois plus importantes au niveau des évents hydrothermaux qu’au niveau de la surface. Le CH4 peut être une source substantielle d'énergie pour la chimiosynthèse, son oxydation est plus forte que l’oxydation d’H2. De nombreux types de micro-organismes oxydent le H2, mais seuls quelques-uns peuvent être décrits comme des chimiolithoautotrophes. La disponibilité de produits chimiques inorganiques pour les espèces et l'efficacité de leur utilisation sont des facteurs primordiaux dans le processus de chimiosynthèse. Des interactions symbiotiques entre les bactéries chimiosynthétiques et certains invertébrés marins sont responsables des quantités importantes de biomasse dans les évents.
L'uniformité des températures caractéristiques pour les différents évents renforce la notion de réservoir souterrain créé par les variations de perméabilité dans les zones sous-marines peu profondes. Les mesures de biomasse effectuées se basent sur la quantification d’ATP produit. Les mesures d’ATP sont 2 à 3 fois plus importantes au niveau des évents hydrothermaux qu’au niveau de la surface. Le CH4 peut être une source substantielle d'énergie pour la chimiosynthèse, son oxydation est plus forte que l’oxydation d’H2. De nombreux types de micro-organismes oxydent le H2, mais seuls quelques-uns peuvent être décrits comme des chimiolithoautotrophes. La disponibilité de produits chimiques inorganiques pour les espèces et l'efficacité de leur utilisation sont des facteurs primordiaux dans le processus de chimiosynthèse. Des interactions symbiotiques entre les bactéries chimiosynthétiques et certains invertébrés marins sont responsables des quantités importantes de biomasse dans les évents.
Ce que cet article apporte au débat
Grâce à cet article, il est possible de comprendre la présence de micro-organismes thermophiles ainsi que leur rôle important dans les systèmes hydrothermaux. Il permet de montrer la nécessité du processus microbien de chimiosynthèse pour les différentes communautés d'êtres vivants présents autour des évents hydrothermaux. Ces processus implique la biosynthèse de composés organiques à partir du CO2, et dont la source d'énergie provient d’oxydations chimiques microbiennes.
Grâce à cet article, il est possible de comprendre la présence de micro-organismes thermophiles ainsi que leur rôle important dans les systèmes hydrothermaux. Il permet de montrer la nécessité du processus microbien de chimiosynthèse pour les différentes communautés d'êtres vivants présents autour des évents hydrothermaux. Ces processus implique la biosynthèse de composés organiques à partir du CO2, et dont la source d'énergie provient d’oxydations chimiques microbiennes.
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