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Actualité 03 février 2021
| L’histoire originale de l’Université de Californie – Santa Barbara

De grandes quantités de pentadécan sont produites et consommées dans les couches supérieures de l’océan. Crédit: David Valentine

Les hydrocarbures et le pétrole sont presque synonymes dans les sciences de l’environnement après tout. Les réserves de pétrole représentent presque tous les hydrocarbures que nous rencontrons, mais les quelques hydrocarbures qui proviennent de sources biologiques peuvent jouer un plus grand rôle environnemental que les scientifiques ne le pensaient à l’origine, selon une équipe des chercheurs de l’Université de Californie à Santa Fe. Barbara et le Woods Hole Institute of Oceanography ont étudié ce domaine de l’océanographie jusque-là négligé à la recherche de signes d’un cycle mondial négligé et ont également testé comment sa présence pouvait affecter la réponse de l’océan aux déversements d’hydrocarbures.

“Nous avons montré qu’un cycle des hydrocarbures massif et rapide se déroule dans l’océan, et qu’il diffère de la capacité de l’océan à répondre aux intrants pétroliers”, a déclaré le professeur David Valentine (lien externe), qui considère Norris comme Chaire présidentielle du Département des sciences de la Terre de l’UCSB, la recherche, dirigée par les étudiants diplômés Eleanor Arrington (lien externe) et Connor Love (lien externe), apparaît dans Nature Microbiology (lien externe)

En 2015, une équipe internationale dirigée par des scientifiques de l’Université de Cambridge a publié une étude montrant que l’hydrocarbure pentadécane était produit par des cyanobactéries marines dans des cultures de laboratoire. Les chercheurs ont conclu que ce composé pouvait être important dans l’océan. Valentine a expliqué que la molécule semble soulager la pression dans les membranes courbes., On la trouve donc dans des choses comme les chloroplastes, où les membranes étroitement empilées nécessitent une flexion extrême Certaines cyanobactéries synthétisent encore le composé, tandis que d’autres microbes océaniques le consomment facilement pour l’énergie.

Valentine a écrit un commentaire de deux pages sur le papier, avec Chris Ready de Woods Hole, et a décidé de poursuivre le sujet avec Arrington et Love qui ont visité le golfe du Mexique en 2015, puis l’Atlantique Ouest en 2017, pour prélever des échantillons et mener des expériences

L’équipe a prélevé des échantillons d’eau de mer dans une zone pauvre en nutriments de l’océan Atlantique connue sous le nom de mer des Sargasses, du nom des algues flottantes Sargasses qui ont envahi le golfe du Mexique. Valentine a déclaré que ce sont de belles eaux bleues claires avec les Bermudes dans le milieu.

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L’obtention des échantillons a semblé être une entreprise assez difficile puisque le pentadécan est un hydrocarbure courant dans le carburant diesel, l’équipe a dû prendre des précautions supplémentaires pour éviter la contamination du navire lui-même. Ils ont demandé au capitaine de tourner le navire au vent pour que le l’échappement n’a pas gâché les échantillons et ils analysent la signature chimique du diesel pour s’assurer qu’aucune source de Pentadecan ne l’a trouvé.

De plus, tout le monde ne peut pas fumer, cuisiner ou peindre sur le pont pendant que les chercheurs collectent de l’eau de mer. Valentine a déclaré: «C’était un gros problème, je ne sais pas si vous avez conduit un bateau pendant si longtemps , mais vous peignez Chaque jour, c’est comme le Golden Gate Bridge: vous commencez d’un côté et au moment où vous atteignez l’autre, il est temps de recommencer.

Les précautions ont fonctionné et l’équipe a extrait des échantillons d’eau de mer pure. “Il se tenait devant un chromatographe en phase gazeuse à Woods Hole après le vol de 2017, et il était clair que les échantillons étaient propres et qu’il n’y avait aucune trace du diesel », a déclaré Loew, co-auteur de l’étude. «Le Pentadecan était clair et montrait déjà des schémas océanographiques clairs, même dans les deux premiers échantillons [que] nous avons analysés.»

En raison de leur nombre dans les océans du monde, Love a poursuivi: «Il n’y a que deux cyanobactéries marines qui ajoutent jusqu’à 500 fois plus d’hydrocarbures à l’océan par an que la somme de tous les autres types de pétrole entrant dans l’océan, y compris déversements d’hydrocarbures naturels. «Ensemble, ces microbes produisent 300 à 600 millions de tonnes métriques de pentadécane par an, une quantité qui éclipse 1 3 millions de tonnes métriques d’hydrocarbures provenant de toutes les autres sources

Bien que ces quantités soient impressionnantes, elles sont un peu trompeuses. Les auteurs notent que le cycle du pentadécan s’étend sur 40% ou plus de la surface de la Terre et que plus d’un billion de quadrillions de cellules bactériennes chargées de pentadécan sont en suspension dans la lumière du soleil région de l’océan mondial. Cependant, le cycle de vie de ces cellules étant généralement inférieur à deux jours, les chercheurs estiment que l’océan ne contient qu’à un moment donné environ 2 millions de tonnes de pentadécane.

Valentine a expliqué que c’est un rouet qui tourne rapidement, donc la quantité réelle présente à tout moment n’est pas particulièrement importante. “Tous les deux jours, il produit et consomme tous les pentadécanes de l’océan”

Les chercheurs espèrent à l’avenir relier les génomes microbiens à leur physiologie et à leur environnement. L’équipe dispose déjà de séquences génomiques de dizaines d’organismes qui se sont multipliés pour consommer des pentadécanes dans leurs échantillons. Valentine a déclaré: «La quantité d’informations présentes est incroyable , et je pense que cela révèle tout ce que nous ne savons pas sur la plupart des organismes qui consomment. Des hydrocarbures “

Après avoir vérifié l’existence et la taille de ce cycle des bio-hydrocarbures, l’équipe a cherché à se demander si son existence pouvait conduire à l’éclatement de l’océan pour briser le pétrole déversé. Arrington a expliqué que la question principale était de savoir si ces micro-organismes consommateurs de pentadécane agissent comme un atout pendant les opérations. Nettoyage des déversements d’hydrocarbures Pour enquêter sur ce problème, ils ont ajouté du pentane – un hydrocarbure de pétrole similaire au pentadécane – à l’eau de mer prélevée à différentes distances du déversement naturel de pétrole dans le golfe du Mexique

Ils ont mesuré la respiration générale de chaque échantillon pour voir combien de temps il a fallu aux microbes qui se nourrissent de pentane pour se reproduire, les chercheurs ont émis l’hypothèse que si le cycle du pentadécan préparait vraiment les microbes à consommer également d’autres hydrocarbures, alors tous les échantillons devraient évoluer à tarifs similaires

Mais ce n’était pas ça. Les échantillons ont évolué à proximité de la marée noire. “Environ une semaine après l’ajout du pentane, nous avons constaté une croissance démographique abondante”, a déclaré Valentine. “Et cela devient de plus en plus lent à mesure que l’on s’éloigne. , même lorsque vous êtes dans l’océan Nord. Atlantique, vous pouvez attendre des mois et ne pas voir fleurir. »En effet, Arrington a dû rester après l’expédition à l’installation de Woods Hole, Massachusetts pour continuer à expérimenter avec des échantillons de l’Atlantique parce que ceux-ci les fleurs ont mis tellement de temps à apparaître.

Fait intéressant, l’équipe a également trouvé des preuves que les microbes d’une autre sphère de la vie, les archées, peuvent également jouer un rôle dans le cycle du pentadécan, a déclaré le co-auteur principal Arrington: «Nous avons appris qu’il existe un groupe de microbes mystérieux qui sont universellement disponibles – qui ne le sont pas Ils sont pourtant domestiqués en laboratoire – ils peuvent être nourris par des pentadécans à la surface de l’océan.

Les résultats soulèvent la question de savoir pourquoi le cycle massif du pentadécane n’a eu aucun effet sur la décomposition du pentane pétrochimique, a déclaré Valentine: «L’huile est différente du pentadécane, et vous devez comprendre les différences et les composés que l’huile est en fait, pour comprendre comment les microbes océaniques y réagissent.

En fin de compte, les gènes que les microbes utilisent généralement pour consommer du pentane diffèrent de ceux utilisés dans les pentadécanes, a déclaré Arrington: «Le microbe qui vit dans les eaux claires au large des côtes des Bermudes est beaucoup moins susceptible de rencontrer le pentane pétrochimique que le pentadécane produit par des cyanobactéries, et il est donc peu probable de porter les gènes pour consommer du pentane.

Le pentadécan peut consommer de grandes quantités de différents types de microbes, mais cela ne veut pas dire qu’il peut également consommer d’autres hydrocarbures, a poursuivi Valentine, surtout compte tenu de la diversité des structures d’hydrocarbures présentes dans le pétrole. Il y a moins d’une douzaine d’hydrocarbures courants produit par des organismes marins. Pendant ce temps, le pétrole contenait des dizaines de milliers d’hydrocarbures différents, dont du pentadécane et du méthane. De plus, nous voyons maintenant que les organismes capables de décomposer des produits pétroliers complexes ont tendance à vivre plus abondamment à proximité des déversements naturels de pétrole

La Saint-Valentin appelle ce phénomène un “amorçage biogéographique” – lorsque la population microbienne de l’océan est adaptée à une source d’énergie spécifique dans une zone géographique particulière et dit: “Ce que nous voyons dans ce travail est la distinction entre le pentadécan et pétrole, et ceci est important pour comprendre comment les différentes régions océaniques réagissent. Pour les déversements d’hydrocarbures

Les tourbillons pauvres en nutriments comme la mer des Sargasses représentent 40% de la surface de la Terre mais, en ignorant la Terre, cela laisse encore 30% de la planète à explorer d’autres cycles de bio-hydrocarbures. Valentine pense que les opérations dans les régions à haut débit Se préparer à la consommation de pétrole Il a également noté que le plan de la nature pour la production d’hydrocarbures biologiques annonce des efforts pour développer la prochaine génération d’énergie verte.ReferenceLove CR, Arrington EC, Gosselin KM, et al Production microbienne et consommation d’hydrocarbures dans les océans du globe Nature Microbiology Publié en ligne le 1er février 2021: 1-10 doi: 101038 / s41564-020-00859-8

Cet article a été republié à partir des éléments suivants. Remarque: l’article peut avoir été modifié en termes de longueur et de contenu. Pour plus d’informations, veuillez contacter la source mentionnée.

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Hydrocarbures, océans mondiaux, océanographie, Terre

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Source: https://www.technologynetworks.com/applied-sciences/news/immense-hydrocarbon-cycle-discovered-in-the-worlds-oceans-345189

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