Comment concevoir des microbes pour nous permettre de vivre sur Mars

Samuel McKee, Manchester Metropolitan University

Le domaine de la biologie synthétique est devenu l’un des plus attendus de la science. Ses résultats vont du riz doré, génétiquement modifié pour fournir de la vitamine A, aux progrès découlant du projet du génome humain, qui a réussi à cartographier l’ensemble du génome humain. D’éminents spécialistes de la biotechnologie l’ont présentée comme la prochaine vague de l’avenir de l’innovation.

La biologie synthétique est l’utilisation du génie génétique et d’autres progrès de la biotechnologie pour créer de nouveaux organismes ou manipuler des organismes existants afin de produire les effets désirés. C’est ce que le biologiste britannique Jamie A. Davies appelle « la création de nouveaux systèmes vivants par conception ».

Ce qui est peut-être moins évident, c’est que cela pourrait même être utile dans l’exploration spatiale. Nous pourrions éventuellement utiliser des microbes pour désintoxiquer Mars, ce qui aiderait les humains à vivre un jour sur la planète rouge.

La biologie synthétique a déjà transformé de nombreuses avancées technologiques dans le domaine de la biologie. Grâce à des technologies telles que les « ciseaux » génomiques Crispr Cas9, lauréats du prix Nobel, l’édition de gènes est désormais bon marché, rapide et précise, tout comme le séquençage des gènes.

Tout cela signifie que la génomique peut être réalisée sur le terrain et même dans l’espace grâce à de nouvelles technologies, comme le MinION d’Oxford Nanopore Technologies, qui a permis à l’astronaute de la Nasa Kate Rubins de séquencer les génomes de micro-organismes sur la Station spatiale internationale à l’aide d’un appareil portatif.

La biologie structurale a également été révolutionnée par les percées de la cryo-microscopie électronique (qui nous permet de voir de grosses molécules dans une solution) et, plus récemment, par le programme de pliage des protéines « AlphaFold », lauréat du prix Nobel, mis au point par DeepMind, une société de Google.

Nous pouvons désormais connaître la structure et la séquence des organismes à grande vitesse et avec une grande précision – et à faible coût. En fin de compte, cela offre également la possibilité d’apporter des modifications précises aux séquences et aux structures.

Selon la Mars Society, la Nasa et la Royal Society, cela a des implications importantes pour l’exploration spatiale. Plus précisément, les progrès de la biologie synthétique ouvrent de nouvelles voies pour l’exploration et la colonisation de Mars.

Alors, comment pouvons-nous concevoir des micro-organismes pour rendre Mars habitable ? Voici quelques possibilités.

Consommer des radiations

Les microbes pourraient nous aider à lutter contre les radiations nocives sur Mars. Nous savons que des bactéries et d’autres organismes unicellulaires connus sous le nom d’archées vivent dans certains des endroits les plus hostiles de la Terre. Par exemple, Thermus Aquaticus prospère à des températures extrêmement élevées et les psychrophiles vivent dans des conditions de froid extrême.

Le génome du tardigrade, par exemple, est une riche source d’informations, expliquant comment ces micro-organismes peuvent survivre dans le vide de l’espace. Les extrêmophiles capables de digérer les radiations et les substances toxiques sont déjà utilisés pour tout nettoyer, des marées noires aux retombées des sites radioactifs.

Cela signifie que nous pourrions créer des microbes résistants aux températures glaciales et à des niveaux élevés de radiation. Ces micro-organismes synthétiques pourraient ensuite être utilisés sur Mars de diverses manières pour nous protéger, nous et nos habitats, de ces conditions extrêmes, ou pour développer des cultures résistantes.

Par exemple, il est maintenant bien connu que le sol martien est plein de perchlorates, qui sont toxiques pour l’homme. La Nasa a plusieurs idées pour y remédier, notamment la biologie synthétique.

Fixation des gaz atmosphériques

Il y a bien longtemps, sur la Terre ancienne, les cyanobactéries ont prospéré. Elles occupaient une niche écologique qui a transformé l’atmosphère terrestre en l’enrichissant en oxygène. Nous devons notre existence en grande partie à cette floraison fertile.

Pourraient-elles faire de même sur Mars ? L’atmosphère de la planète rouge est extrêmement ténue et essentiellement composée de dioxyde de carbone. Les cyanobactéries auraient besoin d’une aide considérable, que nous pourrions leur apporter grâce à la biologie synthétique. En théorie, des micro-organismes pourraient être conçus pour survivre à l’environnement martien et produire à leur tour de l’oxygène et de l’azote.

Réchauffement de la surface

Les projets de terraformation de la planète rouge (pour la rendre habitable par l’homme) impliquent souvent la mise en orbite de miroirs spatiaux pour réchauffer Mars et faire fondre sa glace. Cela provoquerait un effet de serre incontrôlé qui transformerait la planète en un état plus proche de celui de la Terre.

Mais la biologie synthétique pourrait (théoriquement) sauter cette étape, qui devrait prendre au moins 200 ans selon les estimations les plus optimistes. Il y a environ cinq ans, des scientifiques ont proposé une ingénierie planétaire utilisant la biologie synthétique pour créer des microbes en vue d’une transformation écologique.

Étant donné que les microbes ont contribué à rendre la Terre habitable, nous pourrions utiliser la biologie synthétique pour créer des microbes afin d’accélérer un processus similaire pour Mars. La découverte d’organismes qui réduisent les gaz à effet de serre, éliminent la toxicité et exhalent des substances utiles pourrait également contribuer à éliminer les niveaux élevés de gaz à effet de serre sur Terre.

Ensemencer une nouvelle vie sur Mars

Nous ne sommes pas encore certains qu’il n’y a pas de vie sur Mars. La question de savoir s’il est éthique de créer une nouvelle vie et de la répandre sur d’autres corps du système solaire à nos propres fins est profonde et complexe. Mais ces discussions doivent avoir lieu.

Toutefois, il semble bien que la biologie synthétique soit notre meilleur atout technologique pour devenir une espèce interplanétaire, et de nombreuses agences spatiales et biotechnologiques prennent cette question très au sérieux.

Selon une étude récente de l’université Macquarie de Sydney, en Australie, d’un point de vue holistique, la biologie synthétique pourrait être le meilleur moyen de devenir une espèce interplanétaire : « D’un point de vue holistique, l’approche ultime de la biologie synthétique pour tirer le meilleur parti des aliments d’origine végétale sur Mars consisterait à développer des cultures multi-biofortifiées dotées de propriétés nutritionnelles et de caractéristiques qualitatives améliorées (par exemple, une durée de conservation prolongée et une allergénicité réduite). »

Parmi les technologies émergentes, il se pourrait que l’utilisation de la biologie synthétique améliore notre avenir plus que tout autre facteur – sur Terre et au-delà.

Samuel McKee, Professeur associé et doctorant en philosophie des sciences, Manchester Metropolitan University

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’ article original.