Fossilisation expérimentale de bactéries : appui à l?identification de signatures microbiologiques terrestres et extraterrestres - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Experimental silicification of microorganisms. Applications in the search for evidence of life in early Earth and extraterrestrial rocks.

Fossilisation expérimentale de bactéries : appui à l?identification de signatures microbiologiques terrestres et extraterrestres

Résumé

Since the earliest life forms known to date (> 3 Gyr) were preserved due to the precipitation of dissolved silica on cellular structures (silicification), we undertook an experiment to silicify several microbial species (the Archaea Methanocaldococcus jannaschii and Pyrococcus abyssi, and the Bacteria Chloroflexus aurantiacus and Geobacillus sp.), representative of anaerobic, thermophilic microorganisms that could have existed in the environmental conditions of early Earth and early Mars. This is the first time that Archaea have been used in a simulated fossilisation experiment and one of the very first fossilisations of thermophilic microorganisms.
The experimental fossilisation was monitored by electron microscopy (SEM, TEM, Cryo-SEM) for the morphological study, and by chemical analysis (GC, GC-MS, HPLC) for the study of the preservation or degradation of organic matter during silicification.
This experiment demonstrated that not all microorganisms silicify under the same conditions. M. jannaschii cells lysed rapidly, although the EPS (extracellular polymeric substances) were preserved, as opposed to P. abyssi, Geobacillus sp. and C. aurantiacus where the cells were preserved and fossilized with differing degrees of silicification between species. The microorganisms apparently used active mechanisms to protect themselves temporarily from silicification, such as EPS production or silica repulsion. These results suggest that differences between species have a strong influence on the potential for different microorganisms to be preserved by fossilisation.
This study provides valuable insight into the silicification and preservation processes of the kind of microorganisms that could have existed on the early Earth. Knowledge of these mechanisms can be helpful for the search and the identification of microfossils in both terrestrial and extraterrestrials rocks, and in the particular case of Mars.
Puisque les premières formes de vie connues à ce jour (> 3 Ga) ont été préservées grâce à la précipitation de silice sur les structures cellulaires (silicification), nous avons mené la fossilisation expérimentale de différentes souches microbiennes (les Archées Methanocaldococcus jannaschii et Pyrococcus abyssi, les Bactéries Chloroflexus aurantiacus et Geobacillus sp.), représentatives des micro-organismes thermophiles, anaérobies et autotrophes qui auraient pu exister dans les conditions environnementales de la Terre primitive ou de Mars. Il s'agit de la première fossilisation expérimentale d'Archées, et l'une des toutes premières concernant des micro-organismes thermophiles.
La fossilisation expérimentale a été suivie en microscopie électronique (MEB, MET, Cryo-MEB) pour l'étude morphologique, et par des analyses chimiques (GC, GC-MS, HPLC) pour l'étude de la dégradation ou de la préservation de la matière organique durant la fossilisation.
Cette étude a montré que tous les micro-organismes ne pouvaient pas être silicifiés. Les cellules de M. jannaschii ont ainsi lysé rapidement tandis, qu'à l'inverse, celles de P. abyssi, Geobacillus sp. et C. aurantiacus ont été préservées, avec des intensités de la fossilisation variables selon les espèces. Les micro-organismes ont souvent mis en place des mécanismes actifs pour se protéger de la silicification, comme la production d'EPS, ou la répulsion de la silice. Ces résultats suggèrent que les différences entre espèces ont une forte influence sur le potentiel des différents micro-organismes à être préservés par la fossilisation.
Cette étude fournit un bon aperçu des processus de silicification et de préservation des types de micro-organismes qui auraient pu exister sur la Terre primitive. La connaissance de ces mécanismes peut être utile pour la recherche et l'identification de microfossiles dans les roches terrestres et extraterrestres, tout particulièrement dans le cas de Mars.
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Dates et versions

tel-00322744 , version 1 (18-09-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00322744 , version 1

Citer

François Orange. Fossilisation expérimentale de bactéries : appui à l?identification de signatures microbiologiques terrestres et extraterrestres. Géologie appliquée. Université d'Orléans, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00322744⟩
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