Comment des organismes synthétiques pourraient terraformer la Terre

L'augmentation inexorable des niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et l'augmentation constante des températures mondiales ouvrent la perspective effrayante d'un changement significatif du climat de la Terre. En effet, la preuve semble claire que notre climat se modifie rapidement.

Les scientifiques et les politiciens du monde entier cherchent donc des moyens d'arrêter ou d'inverser ces changements, une tâche semée d'embûches dans un monde accro aux combustibles fossiles. Une option de plus en plus discutée est la terraformation - modifier délibérément l'environnement d'une manière qui refroidit la planète, peut-être en absorbant le dioxyde de carbone ou en réfléchissant la lumière du soleil

Pour avoir un impact, ces types de changements de plans doivent avoir une portée mondiale et nécessitent des projets d'ingénierie d'une ampleur inimaginable auparavant. Cela fait penser aux bio-ingénieurs qu'il pourrait y avoir une option alternative.

Au lieu de créer des projets d'ingénierie mondiaux, pourquoi ne pas créer des formes de vie qui font un travail similaire à la place. Le grand avantage de cette approche est que les organismes se développent naturellement et peuvent se propager dans de vastes zones de la planète par les mécanismes ordinaires de la vie. Ainsi, le processus de terraformation du paysage se produirait avec un apport humain minimal. Qu'est ce qui pourrait aller mal?

Beaucoup. La grande crainte est que cette approche puisse avoir des conséquences inattendues et involontaires pour la planète. Un scénario cauchemardesque est que les organismes pourraient déclencher involontairement des mécanismes de rétroaction qui accélèrent le réchauffement climatique plutôt que de l'atténuer. Une question importante est donc de savoir comment empêcher ce scénario.

Aujourd'hui, nous obtenons des réponses grâce au travail de Ricard Sole et de ses amis du ICREA-Complex Systems Lab à Barcelone, en Espagne. Ces gars-là explorent diverses façons de créer des organismes synthétiques qui rendent presque impossible le déclenchement de boucles de rétroaction involontaires qui nuisent à la planète.

Ils commencent par souligner qu'un problème particulier est la possibilité d'une croissance explosive des populations d'organismes synthétiques lorsqu'ils sont introduits ou leur propagation dans un environnement particulier. Une façon de prévenir une croissance explosive indésirable consiste à utiliser une version modifiée d'un organisme existant qui présente une relation stricte avec une autre espèce associée à l'habitat cible, disent-ils.

Ainsi, la croissance d'une population d'organismes dépend de la dynamique de population d'une autre. Des études expérimentales récentes indiquent qu'un tel lien mutualiste conçu peut être créé en forçant artificiellement une forte dépendance métabolique et aussi avec l'aide du génie génétique, disent-ils.

Sole et co passent du temps à explorer cette idée. Ils soulignent que cette interdépendance nécessite une double rétroaction positive où l'espèce synthétique profite de son hôte et en bénéficie. Ce scénario est lié aux relations symbiotiques qui caractérisent plusieurs types d'associations naturelles, telles que les bactéries fixatrices d'azote vivant dans les nodules des racines des plantes, affirment-ils.

Il existe également des formes d'interdépendance moins directes. La coopération peut également survenir lorsqu'une espèce modifie l'environnement existant d'une manière qui permet à une espèce partenaire de prospérer et de créer plus d'opportunités de croissance pour la première.

Par exemple, il peut être possible de concevoir un microbe pour qu'il libère une sorte de protéine capable d'améliorer la rétention d'eau. D'autres organismes tels que les plantes peuvent alors utiliser cette eau retenue.

Il existe un autre moyen d'influencer la croissance démographique : en limitant l'approvisionnement alimentaire. Sole et co suggèrent de modifier génétiquement des organismes afin qu'ils ne puissent se nourrir que de déchets humains, tels que des ordures ou des eaux usées. En dehors de cet environnement, ils meurent tout simplement.

Un bon candidat pourrait être les déchets plastiques dans l'océan qui sont connus pour être colonisés par de nombreuses espèces différentes, y compris plusieurs genres microbiens, tels que Vibrio, disent Sole et co. Ils soulignent que malgré l'augmentation rapide des déchets plastiques déversés dans l'océan, la quantité observée est bien moindre que prévu. [Cela suggère] (entre autres possibilités) que certaines espèces microbiennes capables de se fixer aux polymères plastiques les dégradent également, disent-ils.

C'est une idée intéressante. Si nous voulons modifier activement l'environnement pour résoudre des problèmes comme le réchauffement climatique, il est logique d'utiliser le potentiel de croissance et de colonisation qu'offre la vie. C'est sûrement plus facile que de concevoir une structure quelconque pour influencer la planète à l'échelle mondiale.

Mais c'est aussi une idée controversée. Sole et co affirment que l'interdépendance intégrée à ces modèles empêche la croissance galopante ou les boucles de rétroaction, car cela doit arriver aux deux espèces en même temps, ce qui est hautement improbable.

Mais ce n'est en aucun cas impossible. Et il y a aussi l'évolution à laquelle il faut faire face. Bien que les organismes synthétiques relâchés dans la nature puissent être sûrs, quelques millions de générations plus tard, leurs ancêtres ne le seront peut-être pas.

Sole et co cherchent à atténuer ces peurs en soulignant que les humains ont déjà changé la Terre. Malgré l'impact anthropique long, soutenu et profond sur bon nombre de ces nouveaux écosystèmes, ils peuvent afficher une richesse et une résilience qui nous rappellent le potentiel de la nature à se reconstruire, disent-ils. D'autre part, ils montrent également à quel point les formes de vie peuvent être tenaces et à quel point il est difficile d'inverser ces changements une fois qu'ils se sont produits.

Libérer des formes de vie synthétiques dans le but spécifique de terraformer la Terre pourrait un jour être une nécessité urgente. Si et quand ce jour viendra, espérons que nous serons heureux de la recherche qui a caractérisé comment cette terraformation se produira.

Réf : arxiv.org/abs/1503.05043 : Conceptions de circuits synthétiques pour la terraformation de la Terre

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