Biofilm formation represents a successful survival strategy for bacteria. In biofilms, cells are embedded in a
matrix of extracellular polymeric substances (EPS). As they are often more stress-tolerant than single cells,
biofilm cells might survive the conditions present in space and on Mars. To investigate this topic, the bacterium
Deinococcus geothermalis was chosen as a model organism due to its tolerance toward desiccation and radiation. Biofilms cultivated on membranes and, for comparison, planktonically grown cells deposited on membranes were air-dried and exposed to individual stressors that included prolonged desiccation, extreme
temperatures, vacuum, simulated martian atmosphere, and UV irradiation, and they were exposed to combinations of stressors that simulate space (desiccation + vacuum + UV) or martian (desiccation + Mars atmosphere + UV) conditions. The effect of sulfatic Mars regolith simulant on cell viability during stress was
investigated separately. The EPS produced by the biofilm cells contained mainly polysaccharides and proteins.
To detect viable but nonculturable (VBNC) cells, cultivation-independent viability indicators (membrane integrity, ATP, 16S rRNA) were determined in addition to colony counts. Desiccation for 2 months resulted in a
decrease of culturability with minor changes of membrane integrity in biofilm cells and major loss of membrane
integrity in planktonic bacteria. Temperatures between -25C and +60C, vacuum, and Mars atmosphere
affected neither culturability nor membrane integrity in both phenotypes. Monochromatic (254 nm; ‡1 kJ m-2
) and polychromatic (200–400 nm; >5.5 MJ m-2 for planktonic cells and >270 MJ m-2 for biofilms) UV irradiation significantly reduced the culturability of D. geothermalis but did not affect cultivation-independent viability markers, indicating the induction of a VBNC state in UV-irradiated cells. In conclusion, a substantial
proportion of the D. geothermalis population remained viable under all stress conditions tested, and in most
cases the biofilm form proved advantageous for surviving space and Mars-like conditions.
Titre de l'article
Survie des biofilms de Deinococcus geothermalisin soumis à la dessiccation et aux conditions simulées de l'Espace et de Mars.
Survie des biofilms de Deinococcus geothermalisin soumis à la dessiccation et aux conditions simulées de l'Espace et de Mars.
Introduction à l'article
Le concept de lithopanspermie fait référence au transfert interplanétaire de la vie microbienne dans des fragments de roche éjectés dans l'espace. Mars aurait pu un jour avoir offert des conditions environnementales de survie similaires à celles présentes sur la Terre primitive. S'il s'avère que Mars a hébergé la vie, des événements de lithopanspermie auraient pu survenir entre cette planète et la Terre. Dans cette publication, les scientifiques s'attèlent à tester la résistance d'organismes dans les conditions similaires à celles qu'ils auraient pu rencontrer lors de ce voyage telles que le vide, la dessiccation, les basses températures ou encore les rayons cosmiques... Les micro-organismes endolithiques vivant dans un météoroïde rocheux pourrait être physiquement protégés de ces facteurs limitants, sans oublier que certains micro-organismes ont leur propre moyen de résistance comme la formation de biofilm permettant aux bactéries d'être plus tolérantes aux stress.
Le concept de lithopanspermie fait référence au transfert interplanétaire de la vie microbienne dans des fragments de roche éjectés dans l'espace. Mars aurait pu un jour avoir offert des conditions environnementales de survie similaires à celles présentes sur la Terre primitive. S'il s'avère que Mars a hébergé la vie, des événements de lithopanspermie auraient pu survenir entre cette planète et la Terre. Dans cette publication, les scientifiques s'attèlent à tester la résistance d'organismes dans les conditions similaires à celles qu'ils auraient pu rencontrer lors de ce voyage telles que le vide, la dessiccation, les basses températures ou encore les rayons cosmiques... Les micro-organismes endolithiques vivant dans un météoroïde rocheux pourrait être physiquement protégés de ces facteurs limitants, sans oublier que certains micro-organismes ont leur propre moyen de résistance comme la formation de biofilm permettant aux bactéries d'être plus tolérantes aux stress.
Expériences de l'article
Pour cette étude, la bactérie Deinococcus geothermalis a été choisie comme modèle en raison de sa bonne tolérance à la dessiccation et au rayonnement. Les biofilms cultivés ont été déposés sur les membranes, séchés et exposés à des facteurs de stress individuels de 2 à 174jours. Les facteurs de stress pouvaient être une dessiccation prolongée, des températures extrêmes, de grandes pressions, les irradiations UV. Des combinaisons de facteurs de stress qui simulent des conditions spatiales (dessiccation+ vide + UV) ou martiennes (dessiccation + atmosphère de Mars + UV) ont aussi été testées. Ensuite, les bactéries ont été mises en culture pour estimer le nombre de bactéries encore viables. Pour détecter les bactérie viables mais non cultivables, des indicateurs de viabilité indépendants de la culture (intégrité de la membrane, ATP, ARNr 16S) ont été déterminés. L'effet protecteur possible du régolithe sulfatique de Mars sur la viabilité cellulaire pendant le stress a été testé séparément.
Pour cette étude, la bactérie Deinococcus geothermalis a été choisie comme modèle en raison de sa bonne tolérance à la dessiccation et au rayonnement. Les biofilms cultivés ont été déposés sur les membranes, séchés et exposés à des facteurs de stress individuels de 2 à 174jours. Les facteurs de stress pouvaient être une dessiccation prolongée, des températures extrêmes, de grandes pressions, les irradiations UV. Des combinaisons de facteurs de stress qui simulent des conditions spatiales (dessiccation+ vide + UV) ou martiennes (dessiccation + atmosphère de Mars + UV) ont aussi été testées. Ensuite, les bactéries ont été mises en culture pour estimer le nombre de bactéries encore viables. Pour détecter les bactérie viables mais non cultivables, des indicateurs de viabilité indépendants de la culture (intégrité de la membrane, ATP, ARNr 16S) ont été déterminés. L'effet protecteur possible du régolithe sulfatique de Mars sur la viabilité cellulaire pendant le stress a été testé séparément.
Résultats de l'article
Dans cette étude, l'organisme tolérant à la dessiccation D. geothermalis est devenu plus tolérant aux facteurs de stress lorsque les cellules étaient organisées sous forme de biofilm. Dans un état desséché, D. geothermalis était capable de survivre à l'exposition à des facteurs de stress combinés simulant l'espace et les environnements martiens. Alors que l'organisme tolérait l'exposition à des températures extrêmes, au vide et à l'atmosphère martienne artificielle, les rayonnements UV étaient déterminés comme un défi pour la survie microbienne. En effet, il résiste très mal à ces derniers. Néanmoins, si les cellules sont noyées dans un matériau minéral tel que le régolithe martien, les cellules seront capables de survivre.
Dans cette étude, l'organisme tolérant à la dessiccation D. geothermalis est devenu plus tolérant aux facteurs de stress lorsque les cellules étaient organisées sous forme de biofilm. Dans un état desséché, D. geothermalis était capable de survivre à l'exposition à des facteurs de stress combinés simulant l'espace et les environnements martiens. Alors que l'organisme tolérait l'exposition à des températures extrêmes, au vide et à l'atmosphère martienne artificielle, les rayonnements UV étaient déterminés comme un défi pour la survie microbienne. En effet, il résiste très mal à ces derniers. Néanmoins, si les cellules sont noyées dans un matériau minéral tel que le régolithe martien, les cellules seront capables de survivre.
Ce que cet article apporte au débat
Les résultats impliquent que pour un événement de lithopanspermie réussie, une protection suffisante contre les UV est d'une importance capitale. Mais si les micro-organismes sont intégrés suffisamment profondément dans des roches, l'exposition au vide, les changements brutaux de température et les rayonnements UV deviennent des facteurs moins létaux pour la survie des organismes. Cet article suggère que les biofilms de D. geothermalis ont le potentiel de supporter une période de 16 mois de résidence en orbite terrestre et dans des cas exceptionnellement rares, cela suffit pour qu'un échange de météorite entre Mars et la Terre se produise. Cela représente un argument essentiel favorable à la théorie de la lithopanspermie.
Les résultats impliquent que pour un événement de lithopanspermie réussie, une protection suffisante contre les UV est d'une importance capitale. Mais si les micro-organismes sont intégrés suffisamment profondément dans des roches, l'exposition au vide, les changements brutaux de température et les rayonnements UV deviennent des facteurs moins létaux pour la survie des organismes. Cet article suggère que les biofilms de D. geothermalis ont le potentiel de supporter une période de 16 mois de résidence en orbite terrestre et dans des cas exceptionnellement rares, cela suffit pour qu'un échange de météorite entre Mars et la Terre se produise. Cela représente un argument essentiel favorable à la théorie de la lithopanspermie.
Dernière modification il y a plus de 5 ans.