Une équipe internationale de chercheurs, dirigée par l’Institut d’études marines et antarctiques (IMAS) de l’Université de Tasmanie, a découvert de l’ADN très ancien dans les sédiments des grands fonds marins de la mer de Scotia, au nord de l’Antarctique. Cette découverte donne un aperçu des changements passés à l’échelle de l’écosystème océanique et pourrait aider à prédire comment la vie marine réagira au changement climatique en cours.
L’Antarctique est l’une des régions les plus vulnérables au changement climatique sur Terre ; l’Antarctique occidental s’est réchauffé de 2,4 ± 1,2 °C entre 1958 et 2010, ce qui en fait l’une des régions au réchauffement le plus rapide au monde. « Comprendre comment les organismes de l’océan Austral réagissent à la variabilité climatique, y compris au cours des changements climatiques passés, est donc d’une importance capitale pour prédire comment l’écosystème marin de l’Antarctique évoluera dans un avenir proche », expliquent les chercheurs dans Nature Communications.
Les traces génétiques de tous les organismes peuvent potentiellement être conservées dans les archives sédimentaires. Jusqu’à présent, les plus anciens ADN sédimentaires authentifiés provenaient de sédiments terrestres datés d’environ 400 000 ans et de dépôts de pergélisol subarctique d’environ 650 000 ans. Les environnements marins polaires profonds sont des endroits idéaux pour la recherche d’ADN sédimentaire, parce qu’ils regroupent toutes les conditions de préservation de ces matériaux fragiles : des températures et des concentrations en oxygène très basses, ainsi que l’absence de rayonnement UV.
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Des traces d’événements climatiques passés
L’ADN ancien nouvellement découvert provient d’échantillons de sédiments prélevés jusqu’à 178 mètres sous le plancher océanique, dans la mer de Scotia, lors d’une expédition de l’International Ocean Discovery Program, en 2019. « Ces fragments sont le plus ancien ADN sédimentaire marin authentifié découvert à ce jour », précise la Dr Linda Armbrecht, chercheuse à l’IMAS et auteure principale de l’étude relatant la découverte.
À l’aide d’une extraction optimisée et d’une nouvelle technique d’analyse d’ADN sédimentaire, les chercheurs ont pu identifier plusieurs organismes ayant vécu dans cet océan. Ils rapportent la découverte d’un enregistrement d’ADN sédimentaire d’eucaryotes marins datant d’il y a au moins un million d’années et d’ADN sédimentaire de diatomées et de chlorophytes remontant à environ 540 000 ans.
Les diatomées sont un type de phytoplancton qui constitue la base de nombreuses chaînes alimentaires marines. Les données relatives à l’ADN sédimentaire des diatomées ont montré que les phases chaudes sont associées à une abondance relative élevée de ces organismes ; les chercheurs ont notamment observé une transition notable, il y a environ 14 500 ans, au moment où s’est produit ce que l’on appelle « l’impulsion de fonte 1A » — un événement de brusque augmentation du niveau des mers, survenu à la fin de la dernière ère glaciaire, à la fin de l’époque du Pléistocène. Lors de cet événement, la montée des eaux aurait atteint 20 mètres en moins de 500 ans.
Avant cet événement, les diatomées représentaient moins de 10% de tous les eucaryotes, tandis qu’après, elles représentaient environ 50%.
Vers l’étude d’écosystèmes marins sur plusieurs cycles glaciaires-interglaciaires
« Il s’agit d’un changement intéressant et important, qui est associé à une augmentation mondiale et rapide du niveau des mers et à une perte massive de glace en Antarctique en raison du réchauffement naturel », a ajouté le Dr Michael Weber, de l’Institut des géosciences de l’Université de Bonn et co-auteur de l’étude. Le réchauffement a apparemment provoqué une augmentation de la productivité des océans autour de l’Antarctique.
D’après les analyses, deux des échantillons prélevés pourraient être aussi âgés que 2,5 millions d’années ! Les chercheurs restent toutefois prudents sur cette estimation, car même dans des conditions idéales de préservation, il est peu probable que l’ADN ancien se conserve pendant plus d’un million d’années.
Quoi qu’il en soit, cette étude démontre que les outils d’analyse d’ADN sédimentaire marin — qui permettent de déterminer précisément quels organismes ont vécu dans les océans par le passé, et à quels moments — peuvent être étendus à des centaines de milliers d’années, ouvrant ainsi la voie à l’étude des changements océaniques à l’échelle de l’écosystème et des phases de paléo-productivité tout au long de multiples cycles glaciaires-interglaciaires.
Ces périodes de changement climatique naturel, enregistrées dans les fragments d’ADN sédimentaire, peuvent également donner un aperçu du réchauffement climatique actuel et futur induit par l’homme et de la manière dont l’écosystème pourrait y répondre.
