Trente-huit mètres sous la surface glacée de Sibérie orientale, un terrier d’écureuil terrestre a livré en 2012 l’un des secrets les mieux gardés du Pléistocène. À l’intérieur, des fruits immatures de Silene stenophylla, une petite plante à fleurs blanches de la famille des œillets, dormaient depuis 31 800 ans (avec une marge de 300 ans) selon la datation au radiocarbone réalisée par accélérateur de spectrométrie de masse. Une équipe de l’Académie des sciences de Russie, menée par Svetlana Yashina et David Gilichinsky, est parvenue à en extraire des tissus vivants et à les faire pousser jusqu’à obtenir des plantes entières, fleuries et fertiles. Publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, ces travaux ont fait de cette silène le plus ancien organisme vivant multicellulaire jamais régénéré.

Un garde-manger figé par le gel

Le site se trouve sur les berges de la rivière Kolyma, dans des dépôts de loess et de glace du Pléistocène supérieur, au lieu-dit Duvanny Yar. Une équipe de chercheurs russes, hongrois et américains y a exploré environ 70 anciens terriers d’hibernation d’écureuils terrestres, cachés dans ces sédiments gelés en permanence. Ces rongeurs constituaient des réserves de graines et de fruits pour passer l’hiver, un peu comme on remplit un cellier avant les grands froids.

Le terrier qui a livré le matériel décisif, référencé P-1075, se situait exactement à 38 mètres de profondeur. Plusieurs fruits immatures y ont été trouvés dans un conglomérat de graines, en très bon état de conservation morphologique, et la datation au radiocarbone les a situés à 31 800 ans plus ou moins 300 ans. Parce que le garde-manger des écureuils était collé à des coins de glace et à des sédiments gelés, il a été rapidement congelé et conservé sans jamais dégeler. Ce sont les couches sédimentaires elles-mêmes, jamais perturbées depuis, qui garantissent l’authenticité de cette datation.

Un flot de glace a scellé le terrier presque aussitôt après son abandon.

Le froid protège, mais ne suffit pas

Une température constamment négative arrête presque totalement la dégradation enzymatique et l’activité microbienne qui, à l’air libre, réduiraient n’importe quel tissu végétal en poussière en quelques années. Les terriers avaient été creusés dans des dépôts sédimentaires de loess et de glace restés gelés en permanence jusqu’à aujourd’hui. Cette immobilité biologique explique pourquoi les fruits gardaient un aspect presque intact des dizaines de milliers d’années plus tard.

Le gel n’arrête pas tout. Les chercheurs ont calculé que la dose totale de rayonnement gamma accumulée par les fruits durant tout ce temps s’élevait à 0,07 kilogray, soit la dose maximale connue au-delà de laquelle les tissus perdent leur viabilité et les graines ne germent plus. Le rayonnement naturel émis par le sol lui-même, invisible et continu, finit par fragmenter l’ADN lentement mais sûrement. C’est cette limite physique, plus que la dégradation biologique, qui borne la durée pendant laquelle un tissu ancien reste exploitable.

Résultat logique de cette usure radioactive : les graines matures avaient été abîmées, peut-être par l’écureuil lui-même pour éviter qu’elles ne germent dans le terrier, tandis que certaines graines immatures conservaient encore un matériel végétal viable. Les chercheurs ont d’ailleurs vérifié cette limite en tentant d’abord la voie la plus évidente.

Le placenta plutôt que la graine

L’équipe russe a d’abord essayé d’utiliser des graines mûres issues des cosses de fruits, mais ces graines ne pouvaient générer aucune plante. L’échec n’était pas une surprise complète : les graines matures avaient encaissé trop de dommages sur cette durée pour rester fonctionnelles. Il fallait trouver un tissu moins exposé, ou plus apte à réparer ses propres lésions.

La solution est venue du placenta, ce tissu qui, à l’intérieur du fruit immature, relie les graines en formation et reste riche en cellules capables de se redifférencier. Les chercheurs avaient remarqué que les graines prélevées sur des fruits immatures gardaient souvent un funicule, ce pédoncule qui les reliait au placenta, et que ce tissu montrait un grossissement en culture in vitro, ce qui les a conduits à se concentrer sur les tissus des fruits immatables anciens. En extrayant ce placenta et en le plaçant dans un milieu riche en sucres et en vitamines, l’équipe a réussi à faire croître un réseau racinaire puis quelques pousses. Deux ans plus tard, ces pousses avaient donné des fleurs, puis, après pollinisation croisée, des fruits et des graines à leur tour.

Grâce à la culture in vitro et à la micropropagation clonale, l’équipe a fait croître 36 plantes anciennes à partir de fragments de tissu placentaire issus de trois fruits immatures intacts. Trois fruits, trente-six plantes : le rendement a de quoi impressionner n’importe quel horticulteur.

Une plante presque identique, mais pas tout à fait

La Silene stenophylla régénérée pousse encore aujourd’hui à l’état sauvage en Sibérie, ce qui a permis une comparaison directe entre la version pléistocène et la version actuelle. Les plantes issues du terrier ressemblaient aux spécimens modernes jusqu’à leur floraison, moment où leurs pétales se sont révélés plus longs et plus espacés que ceux de la version actuelle. Une nuance discrète, invisible tant que la fleur ne s’était pas ouverte.

Autre écart, plus surprenant : les graines produites par ces plantes régénérées ont germé avec un taux de réussite de 100 %, contre environ 90 % pour les plantes modernes de la même espèce. Les scientifiques eux-mêmes reconnaissent ne pas savoir expliquer ces écarts. Trente-deux mille ans d’écart génétique, et pourtant une vigueur germinative supérieure : de quoi nourrir des études sur la microévolution de l’espèce.

Le pergélisol, une banque de graines qui fond

Cette conservation naturelle du tissu végétal pendant des dizaines de milliers d’années démontre que le pergélisol peut jouer le rôle de dépositaire d’un patrimoine génétique ancien, celui d’une vie préexistante qui a peut-être disparu depuis longtemps de la surface terrestre. Le pergélisol désigne un sol dont la température reste sous 0°C pendant au moins deux années consécutives, et il couvre aujourd’hui environ 20 % de la surface mondiale. Cette réserve gelée renferme potentiellement d’autres tissus similaires, ailleurs sur le globe.

Des graines et des fruits ont d’ailleurs été retrouvés dans des terriers d’écureuils en Sibérie nord-orientale. De plus, en Alaska et au Yukon canadien. Chaque poche de pergélisol intact représente donc une archive biologique potentielle, à condition qu’elle reste gelée. Le réchauffement des hautes latitudes accélère précisément le dégel de ces sols, exposant leur contenu à l’air libre, à l’humidité et aux micro-organismes qu’ils tenaient à distance depuis des millénaires. Ce que le froid a mis trente-deux mille ans à préserver peut se dégrader en quelques saisons une fois le sol redevenu actif.

Sources : letemps.ch | futura-sciences.com