Les humains auraient-ils pu contaminer Mars avec de la vie ?
Au moment où vous lisez ces lignes, une machine remarquable se déplace sur la surface de Mars. Persévérance, le rover de la taille d'une voiture qui s'est posé en toute sécurité sur la surface de Mars le 18 février dernier, n'a peut-être qu'une vitesse de pointe de moins de 152 mètres par heure, mais il transporte un large éventail d'outils, d'instruments et d'expériences qui ont déjà permis des réalisations révolutionnaires.
Le dernier robot de la Nasa à destination de Mars, Persévérance, ainsi que son petit hélicoptère, pourraient avoir transporté quelques auto-stoppeurs microbiens. À bord du rover de 3 m de long, on trouve notamment une machine qui a transformé en oxygène l'air martien, fin et riche en dioxyde de carbone, et un hélicoptère de la taille d'une boîte à mouchoirs qui a effectué le tout premier vol motorisé et contrôlé sur une autre planète. L'hélicoptère, appelé Ingenuity, a maintenant effectué trois vols réussis, chacun plus long et plus haut que le précédent. Mais est-ce que quelque chose d'autre est venu faire un tour avec tout ce matériel ? Une trace de bactérie ou de spore terrestre aurait-elle pu être transportée accidentellement dans l'espace et survivre au voyage pour s'installer sur Mars ? A ne pas manquer sur BBC Afrique : Bien que la Nasa et ses ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) disposent de protocoles précis et minutieux pour s'assurer que leurs vaisseaux spatiaux sont exempts de tout organisme susceptible de faire de l'auto-stop lors d'une mission spatiale, deux études récentes montrent comment certains organismes ont pu survivre au processus de nettoyage et au voyage vers Mars, et à quelle vitesse les espèces microbiennes peuvent évoluer dans l'espace. Commençons par le processus de construction du rover Persévérance, ainsi que de la plupart des engins spatiaux fabriqués dans l'installation d'assemblage d'engins spatiaux (SAF) du JPL. Là, les engins spatiaux sont minutieusement construits couche par couche, comme un oignon, et tout est nettoyé et stérilisé avant d'être ajouté. Ces méthodes garantissent que pratiquement aucune bactérie, aucun virus, aucun champignon ni aucune spore ne contamine l'équipement destiné à être envoyé en mission. Les vaisseaux spatiaux subissent un nettoyage rigoureux lors de leur assemblage et de leur préparation au lancement vers d'autres planètes. Les vaisseaux spatiaux sont construits dans des salles blanches ISO-5 (où ISO-1 désigne les installations les plus propres et ISO-9 les moins propres) équipées de filtres à air et de procédures strictes de contrôle biologique. Celles-ci sont conçues pour garantir que seules quelques centaines de particules peuvent contaminer chaque pied carré et, idéalement, pas plus de quelques dizaines de spores par mètre carré. Mais il est presque impossible d'arriver à une biomasse nulle. Les microbes sont présents sur Terre depuis des milliards d'années, et ils sont partout. Ils sont à l'intérieur de nous, sur nos corps, et tout autour de nous. Certains peuvent se faufiler dans les salles blanches, même les plus propres. Dans le passé, les tests de contamination biologique reposaient sur la capacité de cultiver (souvent appelée culture) des organismes vivants à partir d'échantillons prélevés sur des équipements. Les méthodes plus récentes utilisées par mes collègues et moi-même consistent à prélever un échantillon donné, à en extraire tout l'ADN, puis à le séquencer "shotgun". Comme le terme l'indique, c'est comme si on lançait un fusil de chasse sur les cellules d'un échantillon, qu'on les transformait en milliards de petits fragments d'ADN, puis qu'on séquençait chaque morceau. Chaque morceau (ou "lecture" de séquence) peut ensuite être mis en correspondance avec les génomes connus des espèces déjà présentes dans les bases de données de séquences. Puisque nous pouvons maintenant séquencer tout l'ADN présent dans les salles blanches, et pas seulement celui qui peut être cultivé, nous obtenons un aperçu plus complet du type de microbes que l'on peut trouver dans les salles blanches, et si ceux-ci peuvent même survivre au vide de l'espace. Dans les salles blanches du JPL, nous avons trouvé des traces de microbes susceptibles de poser problème lors des missions spatiales. Ces organismes possèdent un nombre accru de gènes de réparation de l'ADN, ce qui leur confère une plus grande résistance aux radiations. Ils peuvent former des biofilms sur les surfaces et les équipements, survivre à la dessiccation et se développer dans des environnements froids. Il s'avère que les salles blanches pourraient servir de processus de sélection évolutif pour les insectes les plus résistants, qui auraient alors plus de chances de survivre à un voyage vers Mars. Ces résultats ont des implications pour une forme de protection planétaire appelée "contamination avancée". Il s'agit du cas où nous pouvons apporter quelque chose (accidentellement ou volontairement) sur une autre planète. Il est important de garantir la sécurité et la préservation de toute vie qui pourrait exister ailleurs dans l'Univers, car les nouveaux organismes peuvent causer des ravages lorsqu'ils arrivent dans un nouvel écosystème. La Nasa applique des protocoles stricts en matière de salles blanches afin de minimiser la contamination biologique des engins spatiaux et des atterrisseurs. Les humains n'ont pas une grande expérience en la matière sur notre propre planète. La variole, par exemple, a été transmise par des couvertures données aux populations indigènes d'Amérique du Nord au XIXe siècle. Même en 2020, nous avons été incapables de contenir la propagation rapide du virus responsable de la Covid-19, le SRAS-CoV-2. La contamination vers l'avant est également indésirable d'un point de vue scientifique. Les scientifiques doivent être sûrs que toute découverte de vie sur une autre planète est véritablement indigène, plutôt qu'une fausse identification d'une contamination d'apparence étrangère, mais cultivée sur Terre. Les microbes peuvent potentiellement faire du stop jusqu'à Mars, même après des procédures de radiation et de stérilisation, et leurs génomes peuvent changer au point d'avoir une apparence vraiment extraterrestre, comme nous l'avons vu récemment avec les microbes qui ont évolué dans la Station spatiale internationale. Si ces types d'espèces étaient trouvés dans le sol martien, cela pourrait potentiellement déclencher des recherches malencontreuses sur les caractéristiques universelles de la vie ou de la vie martienne. L'humanité a envoyé des dizaines de vaisseaux spatiaux et d'atterrisseurs sur Mars. Ceux qui ont réussi ont laissé leur empreinte sur la planète rouge. Les microbes transportés dans l'espace peuvent également être une source de préoccupation plus immédiate pour les astronautes, car ils représentent un risque pour leur santé et peuvent même entraîner le dysfonctionnement des équipements de survie s'ils sont encrassés par des colonies de micro-organismes. Mais la protection planétaire est bidirectionnelle. L'autre composante de la protection planétaire consiste à éviter la "contamination par l'arrière", lorsque quelque chose ramené sur Terre présente un risque pour la vie sur notre propre planète, y compris pour les humains. C'est le thème de nombreux films de science-fiction, où un méchant envahisseur "extraterrestre" menace toute vie sur Terre. Mais lorsqu'une mission de la Nasa et de l'Agence spatiale européenne sera lancée vers Mars en 2028, cela pourrait devenir un problème très réel. Si tout se passe comme prévu, la mission de retour d'échantillons martiens ramènera les premiers échantillons martiens sur Terre en 2032. Il est toutefois possible que, si nous détectons des signes de vie sur Mars, ils proviennent de la Terre. Depuis que les deux premières sondes soviétiques se sont posées sur la surface de Mars en 1971, suivies de l'atterrisseur américain Viking 1 en 1976, il y a probablement eu des fragments d'ADN microbien, et peut-être humain, sur la planète rouge. Compte tenu des tempêtes de poussière mondiales et des traces d'ADN qui ont pu être emportées par ces engins spatiaux, nous devons nous assurer que nous ne nous trompons pas en pensant que la vie que nous trouvons n'est pas originaire de la Terre. Mais même si Persévérance - ou les missions qui l'ont précédé - a accidentellement transporté des organismes ou de l'ADN de la Terre vers Mars, nous avons des moyens de les distinguer de toute vie d'origine véritablement martienne. La séquence d'ADN contiendra des informations sur sa provenance. Des chercheurs de notre laboratoire, des équipes de Metasub et d'un groupe suisse viennent de publier ces données et d'autres données métagénomiques mondiales afin de créer un "index génétique planétaire" de tout l'ADN séquencé qui a été observé. En comparant tout ADN trouvé sur Mars à des séquences observées dans les salles blanches du JPL, dans les métros du monde entier, dans des échantillons cliniques, dans des eaux usées ou à la surface du rover Persévérance avant qu'il ne quitte la Terre, il devrait être possible de voir s'il est vraiment nouveau. Même si notre exploration du système solaire a transporté par inadvertance des microbes vers d'autres planètes, il est probable qu'ils ne seront pas les mêmes que lorsqu'ils ont quitté la Terre. Les épreuves du voyage spatial et les environnements inhabituels qu'ils rencontrent auront laissé des traces et les auront fait évoluer. Si un organisme terrestre s'est adapté à l'espace, ou à Mars, les outils génétiques dont nous disposons pourraient nous aider à comprendre comment et pourquoi les microbes ont changé. En effet, les nouvelles espèces étranges récemment découvertes à bord de l'ISS par des scientifiques du JPL et de notre laboratoire présentaient certaines adaptations similaires à celles que l'on trouve dans les salles blanches (notamment la résistance à des niveaux élevés de radiation). La biologie extrême étant de plus en plus cataloguée dans le cadre d'un programme appelé "Extreme Microbiome Project", il est également possible d'utiliser les outils de leur boîte à outils évolutive pour de futurs travaux ici sur Terre. Nous pouvons utiliser leurs adaptations pour rechercher de nouvelles protections solaires, par exemple, ou de nouvelles enzymes de réparation de l'ADN qui peuvent protéger contre les mutations nocives qui conduisent à des cancers, ou aider au développement de nouveaux médicaments. Des bactéries et des champignons capables de survivre dans des conditions extrêmes ont été découverts dans la Station spatiale internationale malgré les efforts déployés pour la garder propre. Un jour, des humains poseront le pied sur Mars, emportant avec eux le cocktail de microbes qui vivent sur et dans notre corps. Ces microbes aussi vont probablement s'adapter, muter et changer. Et nous pouvons aussi apprendre d'eux. Ils pourraient même rendre la vie sur Mars plus tolérable pour ceux qui s'y rendent, puisque les génomes uniques qui s'adaptent à l'environnement martien pourraient être séquencés, transmis à la Terre pour une caractérisation plus poussée, puis utilisés pour la thérapeutique et la recherche sur les deux planètes. Compte tenu de toutes les missions martiennes prévues, nous sommes à l'aube d'une nouvelle ère de biologie interplanétaire, où nous apprendrons les adaptations d'un organisme sur une planète et les appliquerons à une autre. Les leçons de l'évolution et des adaptations génétiques sont inscrites dans l'ADN de chaque organisme, et l'environnement martien ne sera pas différent. Mars inscrira ses nouvelles pressions de sélection sur les organismes que nous verrons lorsque nous les séquencerons, ouvrant ainsi un catalogue entièrement nouveau de littérature évolutionniste. Il ne s'agit pas d'une simple curiosité oisive, mais plutôt d'un devoir pour notre espèce de protéger et de préserver toutes les autres espèces. Seuls les humains comprennent l'extinction, et donc seuls les humains peuvent l'empêcher, ce qui s'applique aussi bien aujourd'hui que dans des milliards d'années, lorsque les océans de la Terre commenceront à bouillir et que la planète deviendra trop chaude pour la vie. Notre inévitable violation de la protection planétaire se produira lorsque nous commencerons à nous diriger vers d'autres étoiles, mais dans ce cas, nous n'aurons pas le choix. En fin de compte, la contamination vers l'avant, prudente et responsable, est le seul moyen de préserver la vie, et c'est un saut que nous devons commencer à faire au cours des 500 prochaines années. * Christopher Mason est professeur de génomique, de physiologie et de biophysique à l'institut de médecine Weill Cornell de l'université Cornell. Il étudie les effets moléculaires et génétiques des vols spatiaux à long terme sur les astronautes de la Nasa et d'autres astronautes, ainsi que la conception de nouveaux types de cellules pour la thérapie du cancer. Il est l'auteur de The Next 500 Years : Engineering Life to Reach New Worlds.