De minuscules organismes présents au sol – bactéries et champignons – possèdent un « superpouvoir » qui leur permet d’atteindre l’atmosphère et d’attirer la pluie vers le bas, selon une étude récente.
Pour comprendre comment un microbe peut contrôler une tempête, il faut d’abord examiner comment les nuages se transforment en pluie. En haute altitude, l’eau ne gèle pas toujours à 0 °C. Les températures sont généralement bien plus basses au niveau des nuages, mais l’eau pure peut rester liquide jusqu’à une température glaciale de -40 °C.
La plupart des pluies commencent leur vie sous forme de glace. Dans l’atmosphère, les nuages sont remplis d’eau « surfondue » – un liquide plus froid que le point de congélation mais qui ne s’est pas encore transformé en glace car il n’a rien à quoi se lier.
Pour qu’un nuage se transforme en pluie ou en neige, il a besoin d’une « graine » – une minuscule particule à laquelle les molécules d’eau peuvent s’accrocher pour se cristalliser en glace, puis tomber des nuages sous forme de pluie.
La poussière, la suie et le sel, emportés par le vent dans les nuages, peuvent certes contribuer à ce phénomène , mais leur action est limitée. Ils nécessitent généralement une baisse significative de la température avant d’agir. C’est là que la biologie entre en jeu.
Découvrez les machines à glaçons
Depuis des décennies, les scientifiques connaissent les protéines de nucléation de la glace (INpros) présentes chez certaines bactéries comme Pseudomonas syringae . Ces bactéries migrent des feuilles des plantes jusqu’aux nuages pour déclencher la pluie . Elles utilisent des protéines spécifiques pour forcer l’eau à geler à des températures pouvant atteindre -2 °C.
Cependant, une récente découverte publiée dans la revue Science Advances a révélé un nouvel acteur dans la lutte contre le changement climatique : les INpros fongiques.
Alors que les bactéries gardent leurs protéines de fabrication de glace cachées sur leur « peau » , les champignons (principalement Fusarium et Mortierella ) sécrètent ces protéines dans le sol qui les entoure.
Leur structure rend ces protéines fongiques solubles dans l’eau et plus petites que les protéines bactériennes, et leur confère une forte activité d’ensemencement de la glace, ce qui les rend plus efficaces pour la formation de nuages.
Faire pleuvoir
Ceci nous amène au cycle de bioprécipitation. Imaginez un sol forestier recouvert de ces champignons. Lorsque le vent se lève, leurs protéines microscopiques, responsables de la formation de glace, sont projetées dans les nuages. Une fois là-haut, elles agissent comme de puissants « germes ».
Même dans des nuages relativement chauds (au-dessus de -5 °C), ces protéines fongiques peuvent provoquer la cristallisation de l’eau en glace. En grossissant, ces cristaux de glace s’alourdissent et tombent. Au contact d’air plus chaud, ils fondent et se transforment en pluie.
Cela crée une boucle :
– Les champignons poussent dans le sol humide d’une forêt
– Les protéines des champignons sont emportées dans le ciel
– Ces protéines déclenchent la pluie, arrosant ainsi la forêt en dessous.
– La pluie déclenche la prolifération de nouveaux champignons, relançant ainsi le cycle.
Contrairement aux bactéries Pseudomonas, qui utilisent la glace pour « attaquer » et endommager les cultures afin d’accéder à leurs nutriments, ces champignons Mortierella sont des partenaires pacifiques des plantes. Ils ne cherchent pas à les détruire.
Au lieu de cela, elles sécrètent leurs protéines de fabrication de glace dans le sol environnant, ce qui semble créer un bouclier protecteur contre les conditions difficiles et un environnement riche en nutriments qui favorise la croissance du champignon et de la plante.
Cette nouvelle découverte concernant les champignons est passionnante car elle montre que même les organismes enfouis dans le sol peuvent influencer l’atmosphère, ajoutant une nouvelle dimension à cette ancienne alliance entre la vie et le ciel.
C’est une pièce manquante du puzzle qui explique comment la vie et le climat global s’influencent mutuellement. Cette capacité à fabriquer de la glace confère probablement aux champignons un avantage en matière de survie.
Ils utilisent la glace pour pomper l’humidité vers leur mycélium (un vaste réseau souterrain de minuscules filaments fongiques), se protéger des dommages causés par le gel et se faire transporter à travers les nuages pour atteindre de nouveaux foyers.
Le vol évolutionnaire
Cette nouvelle étude a également révélé comment les champignons de la famille des Mortierellaceae ont acquis la capacité de produire de la glace. En étudiant leur code génétique, les chercheurs ont constaté que ces champignons n’avaient pas développé cette caractéristique spontanément.
Il y a des millions d’années, ils ont « emprunté » le code génétique correspondant à des bactéries, par un processus appelé transfert horizontal de gènes.
Imaginez une sorte de « copier-coller » biologique. Alors que la plupart des animaux n’héritent que de l’ADN de leurs parents, les microbes peuvent échanger des fragments de code génétique avec leurs voisins, ce qui leur confère un avantage évolutif instantané.
Cependant, ces champignons sont beaucoup plus efficaces que les bactéries pour fabriquer de la glace, car le champignon sécrète (transpire – ce qui signifie qu’ils existent à l’extérieur de la cellule fongique) ces protéines, qui peuvent recouvrir l’environnement qui l’entoure et rester actives dans le sol une fois que le champignon s’est déplacé.
Ces protéines sont incroyablement résistantes . Elles peuvent être emportées par les cours d’eau, se désagréger en poussière et être dispersées dans le ciel par le vent.
Pourquoi c’est important
Cette découverte pourrait bouleverser la vision des chercheurs en matière de conservation. Si l’on rase une forêt – en abattant tous les arbres et en laissant le sol à nu –, on ne perd pas seulement des arbres ; on risque de perturber le mécanisme biologique qui déclenche les précipitations régionales.
Face aux changements climatiques et à la multiplication des sécheresses, la compréhension de ces INpros fongiques pourrait s’avérer cruciale. Nous pourrions un jour utiliser ces protéines naturelles et biodégradables pour l’ensemencement des nuages afin de provoquer la pluie.
De nombreux pays (comme les Émirats arabes unis, la Chine et certaines régions des États-Unis ) ont déjà mis en place des programmes d’ensemencement des nuages pour protéger les cultures du gel. Cependant, ce type d’ensemencement utilise de l’iodure d’argent, un métal lourd susceptible de persister dans l’environnement.
Les protéines fongiques offrent une alternative naturelle et biodégradable. Elles pourraient également protéger les cultures du gel. En favorisant la formation précoce et régulière de la glace, elles libèrent une brève bouffée de chaleur qui agit comme une couverture thermique pour la plante.
Nous pourrions les utiliser pour produire de la neige sur les pistes de ski avec moins d’énergie, créer des aliments surgelés au goût plus agréable en empêchant les gros cristaux de glace d’endommager les cellules alimentaires, ou même développer des systèmes de refroidissement écologiques qui ne dépendent pas de réfrigérants chimiques agressifs.
La prochaine fois qu’une averse soudaine vous surprendra, respirez profondément. Cette « odeur de pluie » pourrait bien être l’odeur de ces minuscules organismes qui signalent aux nuages qu’il est temps de se calmer.
Diana R. Andrade-Linares, chercheuse postdoctorale en écologie microbienne, Université de Limerick
Adaptation Terra Projects
Source : https://www.sciencealert.com
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