Les éponges des grands fonds survivent dans l’obscurité totale de manières que nous ignorions auparavant
Deep-sea sponges survive in complete darkness in ways we didn’t know before
Beyond the sunlit ocean lies a vast abyss where organisms have to recycle every scrap available.
Au-delà de l’océan éclairé par le soleil se trouve un vaste abysse où les organismes doivent recycler chaque miette disponible.
When we think of marine life, we usually picture colourful coral reefs or dense seaweed forests filled with fish and other critters. The ocean that comes to mind is the one touched by sunlight.
Lorsque nous pensons de la vie marine, nous imaginons généralement des récifs coralliens colorés ou des forêts d’algues denses remplies de poissons et d’autres petites créatures. L’océan qui nous vient à l’esprit est celui touché par la lumière du soleil.
However, most of the ocean is not like that. By volume, roughly 95% of the ocean consists of the permanently dark, cold deep sea. Despite such hostile conditions though, there is life in the ocean’s abyss.
Cependant, la majeure partie de l’océan n’est pas comme ça. En volume, environ 95 % de l’océan est constitué des grands fonds marins, permanemment sombres et froids. Malgré ces conditions hostiles, il y a de la vie dans l’abysse océanique.
Deep-sea marine sponges are among the organisms that live in these mysterious dark waters. They form “gardens” that are among the largest ecosystems on the planet, some spanning thousands of square kilometres on the ocean floor. They act as ecosystem engineers, providing habitats to many other organisms living on the seafloor.
Les éponges marines des grands fonds font partie des organismes qui vivent dans ces eaux sombres et mystérieuses. Elles forment des « jardins » qui comptent parmi les plus grands écosystèmes de la planète, certains s’étendant sur des milliers de kilomètres carrés au fond de l’océan. Elles agissent comme des ingénieurs écosystémiques, fournissant des habitats à de nombreux autres organismes vivant sur le fond marin.
Individual sponges can also pump and filter thousands of litres of water every day through their bodies. The nutrients they release support other organisms. Yet we know remarkably little about how sponges survive, let alone thrive, in the inhospitable environment of the deep-sea.
Les éponges individuelles peuvent également pomper et filtrer des milliers de litres d’eau chaque jour à travers leur corps. Les nutriments qu’elles libèrent soutiennent d’autres organismes. Pourtant, nous savons très peu de choses sur la manière dont les éponges survivent, sans parler de prospérer, dans l’environnement inhospitalier des grands fonds.
Symbiosis with microbes is an important part of how marine sponges live. We’ve been studying deep-sea sponges to better understand life in the ocean’s depths. So far, we’ve found some sponges are packed with microorganisms that use energy from chemical reactions.
La symbiose avec les microbes est une partie importante de la vie des éponges marines. Nous étudions les éponges des grands fonds pour mieux comprendre la vie dans les profondeurs de l’océan. Jusqu’à présent, nous avons découvert que certaines éponges sont remplies de micro-organismes qui utilisent l’énergie issue de réactions chimiques.
This is called chemosynthesis and is commonly found in other deep-sea organisms, such as mussels and tubeworms living in hydrothermal vents – deep-sea “hot springs”.
Ceci est appelé chimiosynthèse et est couramment trouvé chez d’autres organismes des grands fonds, tels que les moules et les vers tubicoles vivant dans des évents hydrothermaux – des « sources chaudes » des grands fonds.
Our new study, published today in the journal Microbiome, shows sponges and their microbial partners also use a second strategy to make a living in the deep sea.
Notre nouvelle étude, publiée aujourd’hui dans la revue Microbiome, montre que les éponges et leurs partenaires microbiens utilisent également une deuxième stratégie pour se maintenir en vie dans les grands fonds.
Two strategies, one sponge
Deux stratégies, une éponge
All living organisms produce waste. Just like humans produce urine, many sponges produce ammonia as one of their waste products.
Tous les organismes vivants produisent des déchets. Tout comme les humains produisent de l’urine, de nombreuses éponges produisent de l’ammoniac comme l’un de leurs déchets.
In this study, we analysed the Calyx species of deep-sea sponges from a depth of 830 metres.
Dans cette étude, nous avons analysé l’espèce Calyx d’éponges des grands fonds à une profondeur de 830 mètres.
About 16% of their microbial partners use the familiar chemosynthesis process. With ammonia as the energy source, they use carbon dioxide dissolved in the water to build biomass – it’s a bit like plants growing through photosynthesis from sunlight, but in the dark.
Environ 16 % de leurs partenaires microbiens utilisent le processus de chimiosynthèse bien connu. Utilisant l’ammoniac comme source d’énergie, ils emploient le dioxyde de carbone dissous dans l’eau pour construire de la biomasse – c’est un peu comme les plantes qui grandissent par photosynthèse à partir de la lumière du soleil, mais dans l’obscurité.
In well-lit shallow waters, many sponges and corals have photosynthetic microbes that help them build biomass from carbon dioxide. Our findings show that in the dark depths of the ocean, sponges have microbial partners that use ammonia instead of light for the same process.
Dans les eaux peu profondes et bien éclairées, de nombreuses éponges et coraux possèdent des microbes photosynthétiques qui les aident à construire de la biomasse à partir de dioxyde de carbone. Nos résultats montrent que dans les profondeurs sombres de l’océan, les éponges ont des partenaires microbiens qui utilisent l’ammoniac au lieu de la lumière pour le même processus.
The remaining 84% of microbial partners are where it gets really interesting. Instead of chemosynthesis these microbes use heterotrophy, which means consuming organic matter to generate energy and biomass (like the vast majority of animals, humans are also heterotrophs) .
Les 84 % restants de partenaires microbiens sont là que ça devient vraiment intéressant. Au lieu de chimiosynthèse, ces microbes utilisent l’hétéotrophie, ce qui signifie consommer de la matière organique pour générer de l’énergie et de la biomasse (comme la grande majorité des animaux, les humains sont également hétérotrophes) .
The problem here is that there’s little organic matter in the deep sea. Whatever falls down from the surface waters, such as dead plankton and algae, gets stripped by bacteria and small crustaceans of anything easily digestible as it sinks through the water column.
Le problème ici est qu’il y a peu de matière organique dans les grands fonds. Tout ce qui tombe des eaux de surface, comme le plancton et les algues morts, est dépouillé par les bactéries et les petits crustacés de tout ce qui est facilement digestible lorsqu’il coule dans la colonne d’eau.
So, the little amount of organic matter that reaches the seafloor is generally poor food for the sponge itself. But, as we discovered, not necessarily for its microbial partners.
Ainsi, la petite quantité de matière organique qui atteint le fond marin est généralement une nourriture pauvre pour l’éponge elle-même. Mais, comme nous l’avons découvert, pas nécessairement pour ses partenaires microbiens.
It turns out the heterotrophic microbes in Calyx sponges have lots of enzymes specialised in breaking down complex compounds, such as xylan and pectin, which make up the hard-to-digest cell walls of algae.
Il s’avère que les microbes hététrophiques des éponges Calyx possèdent de nombreuses enzymes spécialisées dans la décomposition de composés complexes, tels que le xylan et la pectine, qui constituent les parois cellulaires difficiles à digérer des algues.
Feeding on these algal skeletons would allow the microbes to thrive and to transform organic molecules into nutrients their sponge host can use.
Se nourrir de ces squelettes d’algues permettrait aux microbes de prospérer et de transformer les molécules organiques en nutriments utilisables par leur hôte éponge.
Protecting what we don’t yet understand
Protéger ce que nous ne comprenons pas encore
Our study shows that sponges and their microbial partners are complex, biogeochemical reactors. They use and recycle ammonia “urine”, carbon dioxide and hard-to-digest organics to generate biomass.
Notre étude montre que les éponges et leurs partenaires microbiens sont des réacteurs biogéochimiques complexes. Ils utilisent et recyclent l’ammoniac « urine », le dioxyde de carbone et des matières organiques difficiles à digérer pour générer de la biomasse.
The biomass can then support the growth of other organisms, such as brittle stars and fish, in turn supporting the broader community of animals living on the dark seafloor.
Cette biomasse peut ensuite soutenir la croissance d’autres organismes, tels que les étoiles de mer et les poissons, soutenant à leur tour la communauté plus large d’animaux vivant sur le fond marin sombre.
Unfortunately, these ecosystems are under pressure from human activities. Deep-sea trawling physically destroys sponge gardens. Deep-sea mining, now being actively pursued for rare metals used in batteries and electronics, threatens to disrupt the deep-sea habitat in ways that might take centuries to recover.
Malheureusement, ces écosystèmes subissent la pression des activités humaines. Le chalutage en haute mer détruit physiquement les jardins d’éponges. L’exploitation minière en haute mer, désormais activement poursuivie pour les métaux rares utilisés dans les batteries et l’électronique, menace de perturber l’habitat des grands fonds marins de manière qui pourrait prendre des siècles à se rétablir.
The United Nations has recognised deep-sea sponge gardens as vulnerable marine ecosystems, a formal acknowledgement of both their ecological importance and their fragility. But recognition alone is not enough.
Les Nations Unies ont reconnu les jardins d’éponges des grands fonds marins comme des écosystèmes marins vulnérables, une reconnaissance formelle de leur importance écologique et de leur fragilité. Mais la seule reconnaissance ne suffit pas.
If we destroy these habitats before we fully understand their role in carbon transformation, then we may lose a critical piece of Earth’s carbon cycle before fully realising it was there.
Si nous détruisons ces habitats avant de comprendre pleinement leur rôle dans la transformation du carbone, nous pourrions perdre un élément essentiel du cycle du carbone terrestre avant même de réaliser qu’il était là.
Torsten Thomas receives funding from the Betty and Gordon Moore Foundation USA and the Australian Government.
Torsten Thomas reçoit un financement de la Betty and Gordon Moore Foundation USA et du gouvernement australien.
Alessandro N. Garritano does not work for, consult, own shares in or receive funding from any company or organisation that would benefit from this article, and has disclosed no relevant affiliations beyond their academic appointment.
Alessandro N. Garritano n’est ni employé, ni consultant, ni actionnaire, ni bénéficiaire de financement de toute entreprise ou organisation qui tirerait profit de cet article, et n’a divulgué aucune affiliation pertinente au-delà de sa nomination universitaire.
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