This deep-sea mystery is changing our understanding of life | Karen Lloyd

Traducteur: Solène Giret Relecteur: Claire Ghyselen

I'm an ocean microbiologist at the University of Tennessee,

Je suis microbiologiste des milieux marins à l'Université du Tennessee.

and I want to tell you guys about some microbes

et je vais vous parler de certains microbes

that are so strange and wonderful

qui sont si étranges et merveilleux

that they're challenging our assumptions about what life is like on Earth.

qu'ils remettent en question la vie sur Terre.

So I have a question.

J'ai une question.

Please raise your hand if you've ever thought it would be cool

Levez la main si vous avez déjà pensé que ce serait génial

to go to the bottom of the ocean in a submarine?

d'aller au fond de l'océan en sous-marin ?

Yes.

Ok.

Most of you, because the oceans are so cool.

Vous l'avez levée car les océans sont géniaux.

Alright, now -- please raise your hand

Ok, maintenant, s'il vous plaît levez la main

if the reason you raised your hand to go to the bottom of the ocean

si la raison pour laquelle vous avez levé la main avant,

is because it would get you a little bit closer

c'est parce que vous voulez vous rapprocher

to that exciting mud that's down there.

de la fascinante boue des fonds marins.

(Laughter)

(Rires)

Nobody.

Personne.

I'm the only one in this room.

Je suis la seule dans cette salle.

Well, I think about this all the time.

En effet, je pense à ça tout le temps.

I spend most of my waking hours

Je passe la plupart de mes journées

trying to determine how deep we can go into the Earth

à essayer de déterminer jusqu'à quelle profondeur on peut aller sur Terre,

and still find something, anything, that's alive,

et trouver encore quelque chose, n'importe quoi, qui soit vivant,

because we still don't know the answer to this very basic question

car on ne connaît pas encore la réponse à cette simple question

about life on Earth.

concernant la vie sur Terre.

So in the 1980s, a scientist named John Parkes, in the UK,

Dans les années 80, au Royaume-Uni, le scientifique John Parkes

was similarly obsessed,

était tout aussi obsédé que moi, et il a eu une idée folle.

and he came up with a crazy idea.

He believed that there was a vast, deep, and living microbial biosphere

Il pensait qu'il y avait une vaste et profonde biosphère microbienne vivante

underneath all the world's oceans

sous tous les océans du monde,

that extends hundreds of meters into the seafloor,

s'étendant sur des centaines de mètres.

which is cool,

C'est génial, mais le seul problème, c'est que personne ne l'a cru,

but the only problem is that nobody believed him,

and the reason that nobody believed him

et personne ne l'a cru parce que

is that ocean sediments may be the most boring place on Earth.

la sédimentation océanique est sans doute la chose la moins intéressante sur Terre.

(Laughter)

(Rires)

There's no sunlight, there's no oxygen,

Il n'y a pas de lumière, pas d'oxygène,

and perhaps worst of all,

et surtout,

there's no fresh food deliveries for literally millions of years.

il n'y a pas de nourriture fraîche sur place depuis des millions d'années.

You don't have to have a PhD in biology

Pas besoin d'être docteur en biologie

to know that that is a bad place to go looking for life.

pour savoir qu'il y a mieux comme endroit pour vivre.

(Laughter)

(Rires)

But in 2002, [Steven D'Hondt] had convinced enough people

Mais en 2002, Steven D'Hondt a convaincu assez de gens

that he was on to something that he actually got an expedition

qu'il tenait quelque chose, pour qu'il parte finalement en expédition

on this drillship, called the JOIDES Resolution.

sur ce bateau de forage, appelé le JOIDES Resolution.

And he ran it along with Bo Barker Jørgensen of Denmark.

Il a dirigé ça avec le Danois Bo Barker Jørgensen.

And so they were finally able to get

Ils ont finalement pu obtenir

good pristine deep subsurface samples

de purs échantillons venant des profondeurs sous-marines,

some really without contamination from surface microbes.

certains sans contamination venant des microbes en surface.

This drill ship is capable of drilling thousands of meters underneath the ocean,

Ce bateau de forage est capable de forer des milliers de mètres sous l'océan,

and the mud comes up in sequential cores, one after the other --

la boue remonte à la surface en carottes régulières,

long, long cores that look like this.

de longues, très longues carottes qui ressemblent à ça.

This is being carried by scientists such as myself who go on these ships,

Elles sont transportées sur des navires par des scientifiques,

and we process the cores on the ships and then we send them home

puis sont traitées, et envoyées chez nous dans nos laboratoires

to our home laboratories for further study.

où on les examine davantage.

So when John and his colleagues

Quand John et ses collègues

got these first precious deep-sea pristine samples,

ont obtenu ces précieux premiers échantillons venant du fond des océans,

they put them under the microscope,

ils les ont placés sous un microscope,

and they saw images that looked pretty much like this,

et ont vu des images qui ressemblaient à ça.

which is actually taken from a more recent expedition

Elles ont été prises lors d'une récente expédition

by my PhD student, Joy Buongiorno.

par mon doctorant, Joy Buongiorno.

You can see the hazy stuff in the background.

On peut voir une masse trouble à l'arrière-plan.

That's mud. That's deep-sea ocean mud,

C'est de la boue. Elle vient du fond de l'océan,

and the bright green dots stained with the green fluorescent dye

et les points vert brillant tâchés de vert fluorescent

are real, living microbes.

sont de vrais microbes vivants.

Now I've got to tell you something really tragic about microbes.

Mais je dois dire quelque chose de tragique sur les microbes.

They all look the same under a microscope,

Ils se ressemblent tous avec un microscope,

I mean, to a first approximation.

enfin, à première vue.

You can take the most fascinating organisms in the world,

On peut prendre le plus fascinant des organismes au monde,

like a microbe that literally breathes uranium,

un microbe qui respire littéralement de l'uranium par exemple,

and another one that makes rocket fuel,

et un autre qui produit du propergol,

mix them up with some ocean mud,

on les mélange avec de la boue,

put them underneath a microscope,

on les met sous un microscope,

and they're just little dots.

et ce sont juste des petits points.

It's really annoying.

C'est vraiment agaçant.

So we can't use their looks to tell them apart.

On ne peut pas les différencier par leurs apparences.

We have to use DNA, like a fingerprint,

On doit utiliser l'ADN, comme une empreinte,

to say who is who.

pour dire qui est qui.

And I'll teach you guys how to do it right now.

Je vais vous expliquer comment les distinguer.

So I made up some data, and I'm going to show you some data that are not real.

J'ai inventé des données, je vais vous en montrer certaines, fictives.

This is to illustrate what it would look like

Ça illustrera à quoi ça ressemblerait

if a bunch of species were not related to each other at all.

si plusieurs espèces n'étaient pas de la même famille.

So you can see each species

Donc vous pouvez voir que chaque espèce

has a list of combinations of A, G, C and T,

a une liste de combinaisons en A, G, C et T,

which are the four sub-units of DNA,

qui sont les 4 sous-unités de l'ADN,

sort of randomly jumbled, and nothing looks like anything else,

une sorte de désordre aléatoire, où rien ne ressemble à rien d'autre,

and these species are totally unrelated to each other.

et ces espèces n'ont aucun lien entre elles.

But this is what real DNA looks like,

Voilà à quoi ressemble un vrai ADN,

from a gene that these species happen to share.

à partir d'un gène que ces espèces partagent.

Everything lines up nearly perfectly.

Tout s'aligne presque parfaitement.

The chances of getting so many of those vertical columns

Les chances d'avoir autant de colonnes verticales

where every species has a C or every species has a T,

où chaque espèce a un C, ou un T, de manière aléatoire,

by random chance, are infinitesimal.

sont minuscules.

So we know that all those species had to have had a common ancestor.

Donc on sait que toutes ces espèces devaient avoir un ancêtre commun.

They're all relatives of each other.

Ils ont tous un lien de parenté.

So now I'll tell you who they are.

Je vais donc vous l'expliquer.

The top two are us and chimpanzees,

Les deux premiers sont les humains et les chimpanzés,

which y'all already knew were related, because, I mean, obviously.

qui sont, comme vous les savez, de la même famille, car... évidemment.

(Laughter)

(Rires)

But we're also related to things that we don't look like,

On a aussi un lien avec des choses ne nous ressemblant pas,

like pine trees and Giardia, which is that gastrointestinal disease

comme des pins, ou Giardia - une espèce responsable d'une maladie intestinale

you can get if you don't filter your water while you're hiking.

présente dans de l'eau non filtrée en randonnée.

We're also related to bacteria like E. coli and Clostridium difficile,

On a aussi un lien avec des bactéries comme E. coli ou Clostridium difficile,

which is a horrible, opportunistic pathogen that kills lots of people.

un agent pathogène affreux et opportuniste qui peut être mortel.

But there's of course good microbes too, like Dehalococcoides ethenogenes,

Mais il y a évidemment des bons microbes comme le Dehalococcoides ethenogenes,

which cleans up our industrial waste for us.

qui nettoie les déchets industriels à notre place.

So if I take these DNA sequences,

Si je prends ces séquences ADN,

and then I use them, the similarities and differences between them,

que j'utilise les similarités et les différences entre elles

to make a family tree for all of us

pour faire un arbre généalogique afin de voir qui a le plus de liens,

so you can see who is closely related,

then this is what it looks like.

voilà ce que ça donne.

So you can see clearly, at a glance,

Donc vous pouvez voir, en un coup d'œil,

that things like us and Giardia and bunnies and pine trees

que les choses comme nous : Giardia, les lapins, les pins,

are all, like, siblings,

sont tous comme des frères et sœurs,

and then the bacteria are like our ancient cousins.

et les bactéries sont comme nos cousins lointains.

But we're kin to every living thing on Earth.

Mais on est parents avec toutes les choses vivantes sur Terre.

So in my job, on a daily basis,

Donc tous les jours, dans mon travail,

I get to produce scientific evidence against existential loneliness.

je dois trouver des preuves scientifiques réfutant la solitude existentielle.

So when we got these first DNA sequences,

Quand on a reçu ces premières séquences ADN

from the first cruise, of pristine samples from the deep subsurface,

lors de la première croisière, de purs échantillons venant du fond de l'océan,

we wanted to know where they were.

on voulait savoir où elles étaient.

So the first thing that we discovered is that they were not aliens,

D'abord, on a découvert qu'elles n'étaient pas extraterrestres,

because we could get their DNA to line up with everything else on Earth.

car leur ADN pourrait s'aligner avec celle de toute autre chose terrestre.

But now check out where they go on our tree of life.

Maintenant, regardez où elles vont sur notre arbre de vie.

The first thing you'll notice is that there's a lot of them.

D'abord, vous allez remarquer qu'elles sont partout.

It wasn't just one little species

Il n'y avait pas juste une espèce

that managed to live in this horrible place.

qui avait pu vivre dans ce lieu horrible.

It's kind of a lot of things.

Il y en avait plein.

And the second thing that you'll notice,

Ensuite, vous allez remarquer,

hopefully, is that they're not like anything we've ever seen before.

je l'espère, qu'elles ne ressemblent à rien de ce qu'on a vu avant.

They are as different from each other

Elles ont autant de différences entre elles,

as they are from anything that we've known before

qu'avec le reste des espèces,

as we are from pine trees.

que les hommes en ont avec les pins.

So John Parkes was completely correct.

Donc John Parkes avait raison.

He, and we, had discovered a completely new and highly diverse

Il avait découvert, et nous aussi,

un tout nouveau écosystème microbien diversifié sur Terre

microbial ecosystem on Earth

that no one even knew existed before the 1980s.

dont personne ne connaissait l'existence avant les années 80.

So now we were on a roll.

L'aventure pouvait commencer.

The next step was to grow these exotic species in a petri dish

L'étape d'après était de faire grandir ces espèces dans une boîte de Pétri

so that we could do real experiments on them

afin de mener de réelles expériences sur elles

like microbiologists are supposed to do.

comme les scientifiques sont censés faire.

But no matter what we fed them,

Et malgré ce qu'on leur donnait,

they refused to grow.

elles refusaient de grandir.

Even now, 15 years and many expeditions later,

Même maintenant, 15 ans après et quelques expéditions plus tard,

no human has ever gotten a single one of these exotic deep subsurface microbes

personne n'est parvenu à obtenir un seul de ces microbes exotiques sous-marins

to grow in a petri dish.

dans une boîte de Pétri.

And it's not for lack of trying.

Ce n'est pas faute d'avoir essayé.

That may sound disappointing,

Ça peut sembler décevant,

but I actually find it exhilarating,

mais en fait, je trouve ça exaltant

because it means there are so many tantalizing unknowns to work on.

car ça signifie qu'il y a de nombreux mystères fascinants à résoudre.

Like, my colleagues and I got what we thought was a really great idea.

En fait, mes collègues et moi avons compris ce qui n'allait pas.

We were going to read their genes like a recipe book,

On s'apprêtait à lire leurs gènes comme on lit un livre de cuisine :

find out what it was they wanted to eat and put it in their petri dishes,

trouver ce qu'elles voulaient manger, le mettre dans leur boîte de Pétri,

and then they would grow and be happy.

et elles grandiraient, heureuses.

But when we looked at their genes,

Sauf qu'on a regardé leurs gènes,

it turns out that what they wanted to eat was the food we were already feeding them.

et on a vu que ce qu'elles voulaient manger, c'était ce qu'on leur donnait.

So that was a total wash.

Donc c'était un bide total.

There was something else that they wanted in their petri dishes

Elles voulaient autre chose dans leur boîte de Pétri

that we were just not giving them.

qu'on ne leur donnait pas.

So by combining measurements from many different places

En associant des mesures de plusieurs endroits différents dans le monde,

around the world,

my colleagues at the University of Southern California,

mes collègues de l'Université de la Californie du Sud,

Doug LaRowe and Jan Amend,

Doug LaRowe et Jan Amend,

were able to calculate that each one of these deep-sea microbial cells

ont pu déterminer que chacune de ces cellules microbiennes

requires only one zeptowatt of power,

a seulement besoin d'un zeptowatt d'énergie,

and before you get your phones out, a zepto is 10 to the minus 21,

et avant que vous sortiez vos téléphones, un zepto, c'est 10 puissance moins 21,

because I know I would want to look that up.

je sais que j'aurais cherché ça aussi.

Humans, on the other hand,

Les humains, eux,

require about 100 watts of power.

ont besoin d'environ 100 watts d'énergie.

So 100 watts is basically if you take a pineapple

On atteint 100 watts si on prend un ananas et qu'on le laisse tomber

and drop it from about waist height to the ground 881,632 times a day.

par terre de cette hauteur 881 632 fois par jour.

If you did that and then linked it up to a turbine,

Si on fait ça en le reliant à une turbine,

that would create enough power to make me happen for a day.

ça créerait assez d'énergie pour me faire tenir une journée.

A zeptowatt, if you put it in similar terms,

Un zeptowatt, si on explique ça de manière similaire,

is if you take just one grain of salt

revient à prendre juste un grain de sel

and then you imagine a tiny, tiny, little ball

et à imaginer une minuscule infime petite balle

that is one thousandth of the mass of that one grain of salt

qui est un millième de la masse de ce grain de sel,

and then you drop it one nanometer,

et qu'on la laisse tomber à hauteur d'un nanomètre,

which is a hundred times smaller than the wavelength of visible light,

qui est une centaine de fois plus petit que la longueur d'ondes de la lumière,

once per day.

une fois par jour.

That's all it takes to make these microbes live.

C'est la seule chose dont ces microbes ont besoin pour vivre.

That's less energy than we ever thought would be capable of supporting life,

On n'aurait jamais pu imaginer qu'ils aient besoin de si peu d'énergie,

but somehow, amazingly, beautifully,

mais curieusement, étonnamment, et merveilleusement,

it's enough.

c'est suffisant.

So if these deep-subsurface microbes

Si ces microbes sous-marins

have a very different relationship with energy than we previously thought,

ont une relation avec l'énergie si différente de ce que l'on pensait,

then it follows that they'll have to have

alors ils doivent aussi avoir

a different relationship with time as well,

une relation différente avec le temps,

because when you live on such tiny energy gradients,

car lorsqu'on on vit avec si peu de gradient énergétique,

rapid growth is impossible.

une croissance rapide est vaine.

If these things wanted to colonize our throats and make us sick,

Si ces trucs veulent envahir nos gorges et nous rendre malades,

they would get muscled out by fast-growing streptococcus

un streptocoque à croissance rapide les expulserait

before they could even initiate cell division.

avant le début de la division cellulaire.

So that's why we never find them in our throats.

C'est pourquoi on ne les trouve jamais dans nos gorges.

Perhaps the fact that the deep subsurface is so boring

Peut-être que le fait que les profondeurs sous-marines soient si ennuyeuses

is actually an asset to these microbes.

est un avantage pour ces microbes.

They never get washed out by a storm.

Ils ne sont jamais balayés par une tempête.

They never get overgrown by weeds.

Ils ne se font jamais envahir par les algues.

All they have to do is exist.

Tout ce qu'ils ont à faire, c'est exister.

Maybe that thing that we were missing in our petri dishes

Peut-être que la chose qu'il manquait dans nos boîtes de Pétri,

was not food at all.

ce n'était pas de la nourriture.

Maybe it wasn't a chemical.

Ni un produit chimique.

Maybe the thing that they really want,

Ce qu'ils veulent vraiment,

the nutrient that they want, is time.

le nutriment qu'ils ont besoin, c'est peut-être le temps.

But time is the one thing that I'll never be able to give them.

Mais le temps est une chose que je ne pourrai jamais leur donner.

So even if I have a cell culture that I pass to my PhD students,

Même si j'ai une culture de cellules que je donne à mes doctorants,

who pass it to their PhD students, and so on,

qu'ils passeront à leurs étudiants et ansi de suite,

we'd have to do that for thousands of years

on devrait faire ça pendant des milliers d'années

in order to mimic the exact conditions of the deep subsurface,

pour reproduire les conditions exactes des profondeurs sous-marines,

all without growing any contaminants.

le tout sans faire grandir de contaminants.

It's just not possible.

C'est impossible.

But maybe in a way we already have grown them in our petri dishes.

Mais peut-être qu'on les a fait grandir dans nos boîtes de Pétri.

Maybe they looked at all that food we offered them and said,

Avec la nourriture qu'ils ont reçue, ils ont peut-être dit :

"Thanks, I'm going to speed up so much

« Merci, je vais tellement aller vite

that I'm going to make a new cell next century.

que dans un siècle, il y aura une nouvelle cellule. »

Ugh.

(Laughter)

Pouah.

(Rires)

So why is it that the rest of biology moves so fast?

Alors pourquoi le reste de la biologie change si vite ?

Why does a cell die after a day

Pourquoi une cellule meurt en un jour

and a human dies after only a hundred years?

et l'Homme seulement après une centaine d'années ?

These seem like really arbitrarily short limits

Cela semble des limites arbitraires très courtes

when you think about the total amount of time in the universe.

quand on pense au temps dans l'univers.

But these are not arbitrary limits.

Mais elles ne sont pas arbitraires.

They're dictated by one simple thing,

Elles sont dictées par une seule et simple chose,

and that thing is the Sun.

et cette chose, c'est le Soleil.

Once life figured out how to harness the energy of the Sun

Quand la vie a trouvé comment maîtriser l'énergie solaire par la photosynthèse,

through photosynthesis,

we all had to speed up and get on day and night cycles.

on a tous dû aller plus vite et s'adapter au cycle jour/nuit.

In that way, the Sun gave us both a reason to be fast

Non seulement le Soleil nous a donné une raison d'aller vite,

and the fuel to do it.

mais aussi l'énergie d'y arriver.

You can view most of life on Earth like a circulatory system,

On peut voir la vie sur Terre comme un système circulatoire,

and the Sun is our beating heart.

dont le Soleil est le cœur.

But the deep subsurface is like a circulatory system

La surface sous-marine est comme un système circulatoire

that's completely disconnected from the Sun.

sauf qu'elle est complètement déconnectée du Soleil.

It's instead being driven by long, slow geological rhythms.

Elle est plutôt déterminée par de lents et longs rythmes géologiques.

There's currently no theoretical limit on the lifespan of one single cell.

Il n'y a pour le moment pas de limite théorique à la durée de vie d'une cellule.

As long as there is at least a tiny energy gradient to exploit,

Tant qu'il y a au moins un minuscule gradient énergétique à exploiter,

theoretically, a single cell could live

en théorie, une seule cellule pourrait vivre

for hundreds of thousands of years or more,

pour des centaines de milliers d'années ou plus,

simply by replacing broken parts over time.

en remplaçant au fil du temps des parties brisées.

To ask a microbe that lives like that to grow in our petri dishes

Demander à un microbe qui vit comme ça de grandir dans nos boîtes de Pétri,

is to ask them to adapt to our frenetic, Sun-centric, fast way of living,

c'est l'obliger à s'adapter à notre façon de vivre effrénée autour du Soleil,

and maybe they've got better things to do than that.

et il doit certainement avoir mieux à faire que ça.

(Laughter)

(Rires)

Imagine if we could figure out how they managed to do this.

Imaginez si on pouvait trouver comment ils réussissent à faire ça.

What if it involves some cool, ultra-stable compounds

Et si ça impliquait des composés sympas et ultra-stables

that we could use to increase the shelf life

qui pourraient allonger la durée de conservation

in biomedical or industrial applications?

dans le biomédical ou dans les usages industriels ?

Or maybe if we figure out the mechanism that they use

Et si on trouvait leur mécanisme pour se développer si lentement,

to grow so extraordinarily slowly,

we could mimic it in cancer cells and slow runaway cell division.

on pourrait ralentir la division cellulaire des cellules cancéreuses.

I don't know.

Je n'en sais rien.

I mean, honestly, that is all speculation,

Je veux dire, honnêtement, je ne fais que spéculer,

but the only thing I know for certain

mais la seule chose dont je suis certaine,

is that there are a hundred billion billion billlion

c'est qu'il y a des centaines de milliards de milliards de milliards

living microbial cells

de cellules microbiennes vivantes qui s'étendent sous tous les océans.

underlying all the world's oceans.

That's 200 times more than the total biomass of humans on this planet.

C'est 200 fois plus que le total de biomasse des humains sur cette planète.

And those microbes have a fundamentally different relationship

Et ces microbes ont véritablement une relation différente avec le temps

with time and energy than we do.

et avec l'énergie par rapport à nous.

What seems like a day to them

Ce qui semble être une journée pour eux

might be a thousand years to us.

est peut-être des milliers d'années pour nous.

They don't care about the Sun,

Ils se fichent du Soleil, ils s'en fichent de se développer vite,

and they don't care about growing fast,

and they probably don't give a damn about my petri dishes ...

et ils se contrefichent probablement de mes boîtes de Pétri.

(Laughter)

(Rires)

but if we can continue to find creative ways to study them,

Mais si on peut continuer à trouver des manières créatives pour les étudier,

then maybe we'll finally figure out what life, all of life, is like on Earth.

alors peut-être qu'on trouvera finalement ce qu'est la vie, toute la vie, sur Terre.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)