Les microorganismes photosynthétiques dépendent de la lumière du Soleil pour survivre. En effet, celle-ci leur est nécessaire pour produire l’énergie dont leur corps a besoin. Un nouvel article paru dans la revue PNAS révèle aujourd’hui le secret de ces êtres vivants microscopiques. Ayant été menée par des chercheurs de l’Université de Chicago et de l’Université de Washington à Saint-Louis, cette nouvelle étude suggère que les bactéries photosynthétiques exploitent la mécanique quantique pour éviter de mourir.
« Avant cette étude, la communauté scientifique avait découvert des signatures quantiques générées dans des systèmes biologiques et se posait la question suivante : ces empreintes étaient-elles simplement une conséquence du fait que la biologie est construite à partir de molécules ou avaient-elles un but ? », a déclaré Greg Engel de l’Université de Chicago et auteur principal de l’étude, cité par Science Alert.
Le chlorobium tepidum, une bactérie étonnante
Dans le cadre de leur travail, les scientifiques ont analysé un micro-organisme appelé Chlorobium tepidum. Il s’agit d’une bactérie anaérobie phototrophe qui est également thermophile. Autrement dit, les chlorobium tepidum ont besoin de lumière pour rester en vie. Leur système photosynthétique est néanmoins extrêmement vulnérable à l’oxygène.
Ce qui nous est utile pour libérer l’énergie apportée par le glucose à l’intérieur de nos cellules peut donc anéantir le mécanisme de transformation de la lumière en substances chimiques à l’intérieur des microbes photosynthétiques.
Un effet quantique pour transférer l’énergie
Afin d’éviter un tel désastre, le chlorobium tepidum a développé des moyens lui permettant de réduire les dommages subis en cas d’exposition à l’oxygène. Les moyens en question consistent à diriger l’énergie vers là où l’organisme court moins de risque.
Afin d’étudier ce mécanisme, les chercheurs ont suivi le mouvement de l’énergie à travers une protéine photosynthétique sous différentes conditions, à savoir, avec et sans oxygène. Cela leur a permis de découvrir que la bactérie utilisait un effet de mécanique quantique baptisé mélange vibronique pour transférer l’énergie entre deux voies différentes, en fonction de la présence ou non d’oxygène.
Une découverte majeure
En l’absence d’oxygène, le micro-organisme se sert de l’interaction vibronique en rapprochant l’écart d’énergie entre deux états électroniques dans un mélange de molécules et de protéines appelé complexe FMO (Fenna-Matthews-Olson). Cela fait déplacer l’énergie à travers la voie « normale », vers le centre de réaction photosynthétique, lequel regorge de chlorophylle.
Et quand il y a de l’oxygène, la bactérie adapte son organisme pour diriger l’énergie vers un chemin moins direct où elle peut être atténuée. Selon les chercheurs, cette découverte est d’une grande importance dans la mesure où elle prouve que certains êtres vivants utilisent des effets quantiques pour augmenter leur espérance de vie. Ils estiment d’ailleurs que ce mécanisme ne concerne pas uniquement les chlorobium tepidum.