La model originale de cette histoire est apparu dans Magazine Quanta.
La plupart des moteurs de la vie se déroulent sur la lumière du soleil. Les photons filtrent à travers l’atmosphère et sont absorbés avec impatience par des organismes à la lumière tels que les plantes et les algues. Grâce à la photosynthèse, les particules de la lumière puissent une réaction cellulaire qui fabrique de l’énergie chimique (sous forme de sucres), qui est ensuite transmise autour du réseau alimentaire dans une danse complexe d’herbivores, de prédateurs, de charognards, de décomposeurs, and so on.
Par une journée lumineuse et ensoleillée, il y a une multitude de photons à faire. Mais que se passe-t-il à basse lumière? Les biologistes ont longtemps été curieux de savoir à quel level la photosynthèse légère peut fonctionner peu – ou combien de photons doivent arriver, et à quelle vitesse, pour la machine photosynthétique d’une cellule pour traiter le dioxyde de carbone en oxygène et en énergie. Les calculs ont suggéré un minimal théorique d’environ 0,01 micromole de photons par mètre carré par seconde, soit moins d’un cent millième de la lumière d’une journée ensoleillée.
Pendant des décennies, ce calcul a été théorique, étant donné les difficultés d’étudier la photosynthèse sous une faible lumière. Personne ne pouvait le confirmer sur le terrain, bien qu’il y ait beaucoup d’endroits sur Terre que la lumière atteint à peine. Chaque hiver dans le haut Arctique, par exemple, le soleil, caché par l’inclinaison de la terre, disparaît pendant des mois. Des mètres de neige couvrent la glace de mer et bloquent la lumière entrante, laissant l’océan glacial en dessous aussi sombre que l’intérieur d’une tombe. Là, les biologistes ont supposé, la photosynthèse des microalgues qui vivent dans l’eau et la puissance de glace pour la saison et attendent la chaleur et la lumière pour revenir.
« Les gens ont pensé à la nuit polaire comme ces circumstances de désert où il y a très peu de vie, et les choses dorment et hibernent et attendent que le printemps suivant arrive », a déclaré Clara Hoppebiogéochimiste à l’Institut Alfred Wegener en Allemagne. « Mais vraiment, les gens ne l’avaient jamais vraiment regardé. »
En hiver 2020, Hoppe a passé des mois à vivre sur un navire coincé dans un floe de glace, tout au lengthy de la nuit polaire, pour étudier les limites de la photosynthèse dans l’obscurité. L’étude récente de son équipe dans Nature Communications a rapporté des microalgues Croissance et reproduire À des niveaux de lumière à ou proche du minimal théorique – plus bas que ce qui avait été observé précédemment dans la nature.
L’étude montre que dans certains des endroits les plus froids et les plus sombres de la Terre, la vie fleurit avec le quantum de lumière le plus naked. « Au moins, un phytoplancton, dans certaines circumstances, peut être en mesure de faire des choses très utiles à très faible luminosité », a déclaré Douglas Campbellun spécialiste de la photosynthèse aquatique à l’Université Mount Allison au Canada, qui n’a pas été impliqué dans l’étude. «C’est un travail necessary.»
La puissance du côté obscur
Les scientifiques ont traditionnellement compris que l’Arctique était un lieu de stase pendant une grande partie de l’année. En hiver, les organismes qui peuvent fuir les eaux glaciales le font; Ceux qui restent en direct des réserves stockées ou coulent dans un sommeil silencieux. Puis, lorsque le soleil revient, l’endroit revient à la vie. Pendant la floraison du printemps, une recrudescence des algues photosynthétisantes et d’autres microbes lancent l’écosystème de l’Arctique, alimentant une révélation annuelle, avec de minuscules crustacés, des poissons, des phoques, des oiseaux, des ours polaires, des baleines, et plus encore.
Il semblait à Hoppe que tout phytoplancton pouvant prendre un départ plus tôt que la compétition pourrait avoir un été plus réussi. Cela l’a amenée à se demander quand, précisément, les organismes pourraient répondre à la lumière qui revient.
