• Géochimie: le métabolisme de la bactérie Sporosarcina pasteurii induit un déséquilibre isotopique des carbonates qui conduit à revoir les reconstitutions paléo-environnementales! ____¤201702

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Disequilibrium δ18O values in microbial carbonates as a tracer of metabolic production of dissolved inorganic carbon» ont été publiés dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta, a permis de mettre en évidence que, comme certains organismes à squelettes carbonatés, la bactérie Sporosarcina pasteurii, présente dans le sol, induisait la précipitation de carbonates solides dont la composition isotopique en oxygène était en déséquilibre par rapport à celle de l’eau environnante.

     

    Rappelons ici que la composition isotopique en carbone et oxygène des carbonates solides est «largement utilisée pour étudier les paléo-températures des océans ou les conditions de formation des roches sédimentaires (diagénèse)», parce qu'elle est «un bon traceur des conditions chimiques et physiques qui prédominaient lors de leur précipitation».

     

    Cependant, l'interprétation de cette composition isotopique «peut devenir compliquée si ces carbonates ont été formés par des organismes vivants», car des études ont montré, d'une part, «que les coquilles carbonatées de nombreux organismes eucaryotes phytoplanctoniques présentaient un déséquilibre isotopique en oxygène par rapport à l’eau dans laquelle ils vivaient» («c’est-à-dire que le fractionnement isotopique de l’oxygène entre ces coquilles et l’eau était différent de celui qu’il aurait été si leur croissance s’était produite dans des conditions d’équilibre avec l’eau») et , d'autre part, «que ce déséquilibre pourrait être dû à l’activité métabolique de ces organismes, autrement dit être un 'effet vital'».

     

    En vue d'éclaircir ce problème, l'étude ici présentée a été entreprise pour déterminer si les carbonates issus de l’activité métabolique de microorganismes procaryotes pouvaient également présenter de tels déséquilibres isotopiques en oxygène par rapport à leur environnement, une question majeure compte tenu des implications potentielles importantes pour la reconnaissance de carbonates d’origine biologique dans les sols, sous-sols et sédiments.

     

    Plus précisément, «les compositions isotopiques en oxygène des carbonates de calcium formés par l’activité métabolique de Sporosarcina pasteurii» ont été mesurées (Sporosarcina pasteurii est «une bactérie carbonatogène du sol dont le métabolisme produit du dioxyde de carbone dissous (CO2) qui finit par précipiter sous forme de carbonates de calcium solides en présence de calcium lorsque le milieu devient sursaturé vis-à-vis de ce minéral»).


    Comme il a été constaté «que le fractionnement isotopique de l’oxygène entre les carbonates formés par la bactérie et l’eau était 25 ‰ plus faible que celui attendu dans le cas d’une précipitation de ces minéraux en équilibre isotopique avec l’eau», cette observation prouve «pour la première fois que, comme certains eucaryotes, les bactéries peuvent induire une précipitation de carbonates de calcium en fort déséquilibre isotopique avec l’eau pour l’oxygène».



    Du fait qu'en ajoutant à cette culture de l’anhydrase carbonique, «une enzyme capable d’accélérer l’équilibrage des isotopes de l’oxygène entre le CO2 et l’eau», les carbonates microbiens produits alors s'avèrent en équilibre isotopique avec l’eau, le déséquilibre isotopique observé précédemment a été attribué sans ambiguïté «à un déséquilibre isotopique entre le CO2 produit métaboliquement et l’eau».


    Comme la production métabolique de CO2 est «un processus courant dans de nombreux métabolismes microbiens produisant des carbonates», cette étude estime «que les fractionnements isotopiques hors équilibre de l’oxygène provoqués par une activité métabolique sont probablement plus répandus que ce qui est actuellement considéré».

     

    Il en résulte que des précautions doivent être prises lorsque les compositions isotopiques en oxygène de carbonates bio-induits sont utilisées, notamment lors de reconstitutions diagénétiques et paléo-environnementales». De plus, ce nouvel effet pourrait «permettre de discriminer, dans nombre d’environnements où cette distinction est très difficile, des carbonates bactériens de ceux produits par des processus exclusivement inorganiques».

     

     


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