La « zone crépusculaire » du corail révèle un nouveau type de photosynthèse.

À plus de 200 pieds (60 mètres) sous la surface de l’océan, où l’eau est froide et où seulement environ 1% de la lumière du jour pénètre, se trouve un monde sombre et bleu rempli de créatures peu comprises. Maintenant, les chercheurs ont découvert que les coraux qui habitent cette « zone crépusculaire » ont une adaptation inédite qui leur permet de produire suffisamment d’énergie lumineuse pour survivre.

Les algues photosynthétiques qui vivent sur ces coraux et les alimentent ont une « machinerie » cellulaire inhabituelle qui leur permet d’effectuer la photosynthèse plus efficacement que les espèces qui vivent à des profondeurs moins profondes, ont rapporté les chercheurs le 17 octobre dans la revue Frontiers in Marine Science.

« Cela ne ressemble à rien de ce que nous avons vu sur terre, ou de tout ce que nous avons même vu dans les récifs peu profonds », a déclaré David Gruber, biologiste marin à la City University de New York et l’un des chercheurs de l’étude.

Capter une ressource limitée

Sur terre et dans l’eau, les plantes utilisent des structures cellulaires appelées complexes collecteurs de lumière, ou antennes photosynthétiques, pour capturer les photons (particules de lumière) et les transférer aux complexes photosynthétiques qui convertissent la lumière en énergie utilisable. Les antennes photosynthétiques sont constituées de diverses protéines et de pigments chlorophylliens. Dans les forêts sombres sur terre, les plantes du sous-bois développent souvent de très grands complexes d’antennes pour essorer chaque goutte de lumière du ciel, a déclaré Gruber.

Mais ce n’est pas ce que les chercheurs ont trouvé à 213 pieds (65 m) dans le nord de la mer Rouge lorsqu’ils ont collecté du corail appelé Stylophora pistillata des récifs là-bas. À l’intérieur du corail se trouvent des algues symbiotiques appelées Symbiodinium, qui fournissent au corail de l’oxygène et de l’énergie issus de la photosynthèse en échange de nutriments et de protection. Cela rend la vie relativement facile dans les récifs peu profonds, où la lumière du soleil est abondante. Mais en dessous d’environ 130 pieds (40 m), l’océan s’assombrit. C’est la zone « mésophotique », où il fait toujours crépuscule. À environ 330 pieds (100 m), seulement 1 % de la lumière du soleil au-dessus peut atteindre le bas. Et seules les longueurs d’onde bleues de la lumière peuvent pénétrer.

Il pourrait être judicieux pour les algues vivant dans la zone mésophotique de construire d’énormes antennes photosynthétiques. Mais ce n’est pas ça Symbiodinium Est-ce que. En fait, lorsque Gruber et ses collègues de l’Université hébraïque de Jérusalem et de l’Université de Haïfa, toutes deux en Israël, ont analysé les algues profondes, ils ont découvert que les structures d’antenne des algues étaient en fait plus petites que celles des algues moins profondes. Symbiodinium algues.

Environnement extrême

Au lieu de construire de plus grandes antennes, les algues ont modifié leur système de collecte de lumière. Les plantes comme les algues possèdent deux types de machines cellulaires pour convertir la lumière en sucres : le photosystème I et le photosystème II. Symbiodinium s’appuie plus fortement sur le photosystème II mais positionne la machinerie cellulaire à proximité de la machinerie du photosystème I. Cela facilite le partage d’énergie entre les deux systèmes. Ils ajustent également les types de protéines absorbant la lumière dans leurs membranes cellulaires, ont déclaré les chercheurs.

Plonger dans ces habitats coralliens est difficile pour les humains ; les plongeurs commerciaux ne descendent généralement pas en dessous d’environ 130 pieds. Pour se rendre dans la zone crépusculaire de la mer Rouge, les chercheurs, dirigés par le plongeur principal Shai Einbinder, ont enfilé des systèmes de recycleur tri-gaz, qui permettent aux plongeurs de descendre plus bas tout en faisant face à un risque moindre de problèmes graves tels que la narcose à l’azote (un état altéré de conscience qui se produit lorsque l’azote pénètre dans la circulation sanguine aux pressions accrues observées à des profondeurs d’eau extrêmes). Pourtant, les plongeurs ne restent que quelques minutes car ils doivent remonter très lentement pour s’équilibrer aux pressions plus basses à la surface et ainsi éviter le mal de décompression, également connu sous le nom de « les virages », a déclaré Gruber.

Au cours de quatre années de plongée, les scientifiques ont prélevé des échantillons de coraux de récifs profonds et les ont transférés dans des environnements peu profonds, et ont pris des coraux peu profonds et les ont transférés dans des zones plus profondes. Ils l’ont fait lentement, déplaçant les coraux de seulement 16 pieds (5 m) toutes les deux semaines. Ils ont découvert que les coraux collectés dans des profondeurs d’eau d’environ 10 pieds pouvaient s’accrocher à la vie à 213 pieds. Les coraux des profondeurs, cependant, ne pouvaient pas survivre à de faibles profondeurs. Il leur manquait les composés naturels qui protègent les coraux des rayons ultraviolets nocifs du soleil.

« Ils n’avaient pas de ‘crème solaire' », a déclaré Gruber. « La lumière les brûlait juste. »

Les chercheurs n’ont étudié qu’une seule espèce d’algue, et il y a probablement beaucoup plus d’adaptations parmi les photosynthétiseurs des récifs mésophiles, a déclaré Gruber.

« Je ne suis jamais impressionné par la façon dont la nature a développé des traits uniques pour permettre la vie dans certains des endroits les plus apparemment inhospitaliers », a-t-il déclaré.