Les scientifiques découvrent le moteur secret du changement climatique

L’étude révèle que les micro-organismes, une fois infectés, contiennent de nouveaux gènes générateurs de méthane.

Une étude récente révèle que les virus qui infectent les microbes contribuent au changement climatique en jouant un rôle clé dans le cycle du méthane, un puissant gaz à effet de serre, dans l'environnement.

En analysant près de 1000 groupes de métagénomique ADN Grâce à des données provenant de 15 habitats différents, allant de différents lacs à l'intérieur de l'estomac d'une vache, les chercheurs ont découvert que les virus microbiens portent des éléments génétiques spéciaux pour contrôler les processus de méthane, appelés gènes métaboliques accessoires (AMG). Selon l'endroit où vivent les organismes, le nombre de ces gènes peut varier, ce qui suggère que l'impact potentiel des virus sur l'environnement varie également en fonction de leur habitat.

Cette découverte ajoute un élément essentiel à une meilleure compréhension de la manière dont le méthane interagit et se déplace au sein de différents écosystèmes, a déclaré Zhiping Zhong, auteur principal de l'étude et associé de recherche au Byrd Polar and Climate Research Center de l'Ohio State University.

« Il est important de comprendre comment les micro-organismes déterminent les processus de méthane », a déclaré Zhong, qui est également microbiologiste dont les recherches étudient l'évolution des microbes dans divers environnements. « Les contributions microbiennes au métabolisme du méthane sont étudiées depuis des décennies, mais la recherche dans le domaine viral reste largement sous-étudiée et nous souhaitons en savoir plus. »

L'étude a été publiée dans la revue Communications naturelles.

Le rôle des virus dans les émissions de gaz à effet de serre

Les virus ont contribué à alimenter tous les processus écologiques, biogéochimiques et évolutifs sur Terre, mais les scientifiques n’ont commencé à explorer leurs liens avec le changement climatique que relativement récemment. Par exemple, le méthane est le deuxième facteur d’émissions de gaz à effet de serre après le dioxyde de carbone, mais il est produit en grande partie par des organismes unicellulaires appelés archées.

« Les virus sont l'entité biologique la plus abondante sur Terre », a déclaré Matthew Sullivan, co-auteur de l'étude et professeur de microbiologie au Center for Microbiome Sciences de l'Ohio State. « Ici, nous élargissons nos connaissances sur leurs effets en ajoutant les gènes du cycle du méthane à la longue liste de gènes. virus– Gènes métaboliques codés. Notre équipe a cherché à déterminer dans quelle mesure les virus du « métabolisme microbien » manipulent réellement pendant l’infection.

Bien que le rôle vital que jouent les microbes dans l’accélération du réchauffement climatique soit désormais bien connu, on sait peu de choses sur la façon dont les gènes liés au métabolisme du méthane codés par les virus qui infectent ces microbes affectent la production de méthane, a déclaré Zhong. Résoudre ce mystère est ce qui a conduit Zhong et ses collègues à passer près d’une décennie à collecter et analyser des échantillons d’ADN microbien et viral provenant de réservoirs microbiens uniques.

L’un des endroits les plus importants choisis par l’équipe pour étudier est le lac Vrana, qui fait partie d’une réserve naturelle en Croatie. Dans les sédiments lacustres riches en méthane, les chercheurs ont découvert une abondance de gènes microbiens qui influencent la production et l’oxydation du méthane. En outre, ils ont exploré diverses communautés virales et découvert 13 types d’AMG qui aident à réguler le métabolisme de leur hôte. Cependant, il n'y a aucune preuve que ces virus codent eux-mêmes directement pour les gènes du métabolisme du méthane, ce qui suggère que l'impact potentiel des virus sur le cycle du méthane varie en fonction de leur habitat, a déclaré Zhong.

Impacts sur l'élevage et l'environnement

Dans l’ensemble, l’étude a révélé qu’un plus grand nombre d’AMG du métabolisme du méthane sont plus susceptibles d’être trouvés dans les environnements associés à l’hôte, tels que l’intérieur de l’estomac d’une vache, tandis que moins de ces gènes se trouvent dans les habitats environnementaux, tels que les sédiments des lacs. Étant donné que les vaches et autres animaux d’élevage sont également responsables de la génération d’environ 40 % des émissions mondiales de méthane, leurs travaux suggèrent que la relation complexe entre les virus, les organismes et l’environnement dans son ensemble pourrait être plus étroitement liée que les scientifiques ne le pensaient auparavant.

« Ces résultats suggèrent que les impacts globaux causés par les virus sont sous-estimés et méritent plus d'attention », a déclaré Zhong.

Bien qu’il ne soit pas clair si les activités humaines ont influencé l’évolution de ces virus, l’équipe espère que de nouvelles informations issues de ces travaux sensibiliseront au pouvoir des agents infectieux qui peuplent toute vie sur Terre. Cependant, pour continuer à en apprendre davantage sur les mécanismes internes de ces virus, davantage d'expériences seront nécessaires pour mieux comprendre leurs contributions au cycle du méthane sur Terre, a déclaré Zhong, d'autant plus que les scientifiques travaillent pour trouver des moyens d'atténuer les émissions de méthane causées par les microbes.

« Ce travail constitue une première étape dans la compréhension des impacts viraux du changement climatique », a-t-il déclaré. « Nous avons encore beaucoup à apprendre. »

Référence : « Le potentiel viral de moduler le métabolisme microbien du méthane varie selon l'habitat » par Zhi-Ping Zhong, Jingjie Du, Stephan Köstlbacher, Petra Pjevac, Sandi Orlić et Matthew B. Sullivan, 29 février 2024, Communications naturelles.
est ce que je: 10.1038/s41467-024-46109-x

Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation, la Croatian Science Foundation, la Fondation Gordon et Betty Moore, la Fondation Hysing-Simons, l'Union européenne et le Département américain de l'énergie. Les co-auteurs incluent Jinji Du de l'État de l'Ohio, ainsi que Stefan Kostelbaker et Petra Bejevac de l'Université de Vienne, et Sandy Orlich de l'Institut Ruder Boškovitch.