Une étude, dont les résultats intitulés «Mass-dependent and -independent signature of Fe isotopes in magnetotactic bacteria» ont été publiés dans la revue Science, a permis de découvrir une anomalie isotopique du fer spécifique aux magnétites synthétisées par les bactéries magnétotactiques.

Rappelons tout d'abord que «les bactéries magnétotactiques synthétisent, au sein de leur cellule, des chaînes de cristaux nanométriques de magnétite (Fe₃O₄)», ce qui les transforme en aimants et leur permet «de s’aligner suivant les lignes du champ magnétique terrestre». Jusqu'ici, on manquait «de traces fossiles identifiables de ces objets dans les archives géologiques anciennes» pour pouvoir dire à «quel moment de l’histoire de la Vie et de la Terre, et dans quelles circonstances, cette capacité de nanofabrication que les nanotechnologies ne sont pas encore parvenues à égaler» est apparue.

Plus précisément, «lorsque ces bactéries meurent, leur magnétite se dépose bien au sein des sédiments, mais la signature du microorganisme qui en était à l’origine est très difficilement conservée» et «les méthodes reposant sur la structure et les propriétés magnétiques des cristaux», qui «ont été proposées de longue date» n’ont jamais pu «apporter de critères dépourvus d’ambigüité».

En vue «de développer un nouvel outil permettant d’identifier les fossiles de bactéries magnétotactiques», l'étude ici présentée a «mesuré la composition isotopique du fer de cristaux de biomagnétite produits en laboratoire en cultivant une souche bactérienne». Il en a résulté la découverte d'une signature isotopique très particulière du fer des bactéries magnétotactiques.

En fait, «les biomagnétites étudiées se sont révélées enrichies en isotope impair du fer (⁵⁷Fe) relativement aux isotopes pairs (⁵⁴Fe, ⁵⁶Fe, ⁵⁸Fe), c’est-à-dire d’une manière dite indépendante de la masse» (ce type d'anomalies «avaient déjà été observées pour d’autres éléments chimiques comme le mercure ou le soufre, mais n’avaient jamais été identifiées, dans aucun objet naturel ou artificiel, dans le cas des isotopes du fer»).

Notons ici que «le mécanisme d’acquisition de cette signature isotopique très particulière dans les bactéries magnétotactiques reste à élucider mais pourrait être lié aux propriétés électroniques (dites de spin) du fer lors de la synthèse de ces cristaux de magnétite dans les cellules».

En tout cas, cette étude ouvre des perspectives nouvelles «pour l’identification des fossiles de bactéries magnétotactiques dans des échantillons terrestres ou extraterrestres»: par exemple, comme des cristaux de magnétite ont «été observés au sein de la météorite martienne ALH84001», et comme, de façon très controversée, l'hypothèse a été avancée qu'ils ont pu être produits «par des bactéries magnétotactiques ayant évolué sur Mars», l'analyse de leur composition isotopique «devrait permettre de mieux contraindre leur origine réelle».