La fougère qui a refroidi la planète peut-elle le faire à nouveau ?

Il y a 55 millions d’années, lorsque les scientifiques pensent que la Terre était dans un état proche de l’emballement, dangereusement surchauffée par les gaz à effet de serre, l’océan Arctique était aussi un endroit très différent. C’était un grand lac, relié aux grands océans par une ouverture primaire : la mer de Turgay.

Lorsque ce canal s’est fermé ou a été bloqué il y a près de 50 millions d’années, l’étendue d’eau fermée est devenue l’habitat parfait pour une fougère à petites feuilles appelée Azolla. Imaginez l’Arctique comme la mer morte d’aujourd’hui : C’était un lac chaud qui s’était stratifié, souffrant d’un manque d’échange avec les eaux extérieures. Cela signifie que ses eaux étaient chargées d’un excès de nutriments.

L’Azolla a profité de l’abondance d’azote et de dioxyde de carbone, deux de ses aliments préférés, et a prospéré. Les grandes populations formaient des tapis épais qui recouvraient le corps du lac. Lorsque les précipitations ont augmenté en raison du changement de climat, les inondations ont fourni une fine couche d’eau douce pour que l’azolla s’étende vers l’extérieur, sur des parties des continents environnants.

L’azolla a fleuri et est morte ainsi par cycles pendant environ 1 million d’années, déposant à chaque fois une couche supplémentaire de l’épaisse couverture de sédiments qui a finalement été trouvée en 2004 par l’expédition Arctic Coring.

Le fait que la fougère n’ait besoin que d’un peu plus d’un pouce d’eau sous elle pour se développer fait que tout le scénario semble tout à fait raisonnable – du moins jusqu’à ce que vous appreniez combien de carbone cette plante avide de dioxyde de carbone a aspiré au cours de ce million d’années.

« Environ la moitié du CO2 disponible à l’époque », a déclaré Jonathan Bujak, qui étudie la poussière et les fines particules végétales en tant que palynologue. « Les niveaux ont chuté d’entre 2500 et 3500 à entre 1500 et 1600 ppm. « *

Si ce qui a mis fin à l’âge d’Azolla reste flou, les 49 millions d’années suivantes ont vu la Terre tomber dans un cycle qui a entraîné des baisses encore plus drastiques des niveaux de CO2.

Les continents du sud se sont disloqués et, alors que l’Amérique du Sud et l’Inde ont migré vers le nord, l’Antarctique s’est isolé et est devenu de plus en plus froid, absorbant plus de CO2 et créant un effet de courroie transporteuse d’air froid qui a perpétué la glace. Une succession d’âges glaciaires a été déclenchée lorsque le CO2 de l’atmosphère est tombé en dessous de 600 ppm il y a environ 2,6 millions d’années, à peine 200 ppm de moins que l’estimation actuelle de la Terre.

Des âges glaciaires cycliques ont commencé, tournant entre 100 000 ans de glaciers massifs, suivis de pauses de 10 000 ans. Au milieu du 18e siècle, les niveaux de CO2 étaient de 280 ppm.

Découvrir des utilisations modernes pour une plante héroïque
« Ce qui est vraiment incompréhensible », a déclaré Bujak, « c’est que le processus précédent de refroidissement de notre planète et de baisse du CO2 a pris 50 millions d’années pour se dérouler. Maintenant, nous pourrions inverser ce processus en quelques siècles. »

Ce que l’on sait du véritable fonctionnement interne de l’Azolla ne fait peut-être encore qu’effleurer la surface, mais des personnes du monde entier, comme Kathleen Pryer, un professeur de Duke qui finance par crowdfunding le génome de la fougère, ont continué à trouver des moyens créatifs d’explorer ses possibilités. Alan Marshall, un ancien radiologue vivant en Tasmanie, en Australie, n’est qu’un exemple de scientifique citoyen qui pense que l’azolla peut aider la planète à atteindre un meilleur équilibre.

Après un séjour de deux ans en tant que radiographe médical bénévole en Afrique de l’Est, Marshall avait commencé à voir que les avancées technologiques ne sont pas toujours mieux apportées à grands frais. Il a commencé à chercher des moyens d’employer ce qu’il appelle une technologie alternative et appropriée.

 » ‘Alternative’ signifie qu’au lieu d’une technologie industrielle et coûteuse qui ne peut être disponible que là où vous avez du personnel de maintenance, vous employez des moyens plus simples et disponibles localement pour faire le même travail « , a déclaré Marshall. « ‘Approprié’ prend en compte ce que les populations locales accepteront en termes de besoins, de points de vue traditionnels et religieux, de prouesses techniques, etc. »

Marshall cherchait une méthode pour traiter les eaux grises de sa maison, l’eau de l’évier ou de la baignoire, afin de pouvoir l’utiliser dans ses jardins, lorsqu’il est tombé sur Azolla.

« En visitant le jardin d’un voisin, j’ai remarqué une mauvaise herbe rosâtre qui poussait à la surface de son étang, j’ai ramené un échantillon chez moi et j’ai fait des recherches sur Internet », a déclaré Marshall. « Déterminant qu’il s’agissait d’une espèce d’Azolla, et qu’elle pouvait éliminer les phosphates et l’azote de l’eau, j’ai pensé que cela pourrait être utile. »

Il a commencé à expérimenter l’Azolla dans le cadre d’un système de filtration et à bloguer sur son projet avec d’autres amateurs d’Azolla et de technologies alternatives. Marshall est maintenant arrivé à un système de filtre en trois parties qui est efficace pour éliminer l’odeur des eaux grises, mais pas pour éliminer les agents pathogènes et les virus.

Il a dit que le développement de ces types de mécanismes à petite échelle et faciles à gérer est idéal comme technologie alternative, mais pourrait également être mis à l’échelle pour être utilisé dans des systèmes plus grands. C’est pourquoi les professionnels sont vraiment nécessaires dans le domaine pour intervenir et guider les travaux futurs, a-t-il dit.

Mangez votre azolla. C’est bon pour vous
D’autres se sont mis à expérimenter l’aspect comestible de l’azolla, notamment Andrew Bujak, chef cuisinier et fils de Jonathan Bujak. Andrew Bujak la cultive chez lui, au Canada. Initialement intéressé par le concept de slow food, un mouvement italien né de l’opposition à l’influence croissante des chaînes de restauration rapide comme McDonald’s Corp, Bujak a vu une utilisation personnelle de l’azolla.

« J’ai réalisé que ce n’était pas seulement une bonne source de nourriture, étant nutritive et pratiquement sans goût, mais qu’elle pouvait être cultivée par n’importe qui à peu près partout dans le monde. C’est assez facile à trouver, que ce soit en ligne ou dans les magasins vendant des aquariums. Il suffit d’ajouter de l’eau, littéralement », a déclaré M. Bujak en riant. Lorsqu’on lui a demandé de décrire le goût de la fougère, Bujak l’a comparé à un brin d’herbe.

L’azolla a poussé non seulement au Canada mais presque partout dans le monde, a dit Bujak, donc elle s’est adaptée à de nombreuses régions et climats différents naturellement. Cela rend facile pour les gens de simplement la ramasser et de l’utiliser.

« Peut-être que vous êtes un petit agriculteur en Alberta et que vous voulez réduire les coûts et laisser moins d’empreinte carbone », a déclaré Bujak. « Cultivez l’azolla, et boum, vous avez maintenant un engrais précieux, une source de nourriture pour le bétail et quelque chose à manger vous-même. »

Il a ajouté que l’azolla pourrait également être un super aliment de l’avenir, à la fois en raison de sa nutrition et du peu de terres qu’elle nécessite.

« Même si nous la cultivons comme des cultures, cela ne gaspillerait pas d’autres terres cultivées. Elle serait simplement ajoutée aux systèmes existants, comme c’est le cas actuellement pour les cultures riches de paddy », a déclaré M. Bujak. « Dans des conditions où l’espace pour la croissance des aliments est extrêmement limité, l’azolla offre beaucoup de nutrition pour un petit espace. Ils ont même travaillé sur son utilisation dans l’espace ! »

Bujak a déclaré que son prochain projet est de recréer le nori, des feuilles d’algues séchées pressées, en utilisant la fougère. Actuellement, l’azolla peut être vendue comme nutraceutique au Canada, sous forme de capsules et de poudre revendiquant des avantages antioxydants et de santé générale, mais elle n’a pas encore été approuvée aux États-Unis. Bujak a suggéré qu’il ne faudra probablement pas longtemps avant que l’Azolla soit approuvée de l’autre côté de la frontière, compte tenu des antécédents de la fougère.

« Cette plante est tellement incroyable à tous les niveaux », a-t-il déclaré. « Je ne serais pas surpris par à peu près tout ce dont nous avons découvert qu’elle était capable. »

La Chine devient fougère
Il y a deux semaines, l’Institut de génomique de Pékin, ou BGI, propriétaire des plateformes de séquençage les plus sophistiquées au monde, a accepté de prendre en charge le projet de Pryer pour financer la cartographie du génome de l’Azolla. En un an à peine, les mystères du passé de la fougère et ses pleines applications pour l’avenir pourraient devenir des données en accès libre.

Gane Ka-Shu Wong, l’un des fondateurs du BGI, qui enseigne également à l’Université d’Alberta au Canada, a déclaré que les origines peu orthodoxes du groupe correspondent d’une certaine manière au schéma de Pryer. Alors qu’il travaillait sur le projet du génome humain à la fin des années 1990, Wong avait le sentiment que le processus scientifique était devenu trop institutionnalisé.

« Le système de récompense dans le laboratoire gouvernemental ou universitaire typique est beaucoup trop axé sur l’individu, et non sur l’équipe », a déclaré Wong. Se liant à d’autres scientifiques qui pensaient de même, Wong a cherché un endroit pour ouvrir leurs portes.

« Nous avons décidé que si nous voulions changer cette culture, nous devions aller dans un endroit où nous n’avions pratiquement aucune concurrence à l’époque », a déclaré Wong. « Dans les années 1990, un endroit était très, très différent de ce qu’il est aujourd’hui – cet endroit est la Chine. »

Sachant que le génome humain était sur le point d’être craqué, l’équipe s’est rapidement installée à l’étranger. Au grand choc de leurs pairs, ils ont réussi à terminer à temps leur contribution de 1 % au projet.

« Nous avions maintenant prouvé que nous pouvions le faire, alors nous avons rapidement changé d’échelle. Le gouvernement s’est intéressé, les entreprises privées se sont intéressées, et tout à coup nous étions massifs », a déclaré Wong.

Désormais, nous fournissons des tests et des fournitures hospitalières en plus d’offrir une gamme complète d’autres services biologiques, la société a rapidement commencé à faire des bénéfices.

« Nous avons commencé à utiliser l’argent des projets commerciaux pour financer ce que nous appelons la « fun science » », a déclaré Wong, faisant référence à des projets qui attirent les scientifiques uniquement parce qu’ils répondent à une question, sans nécessairement servir une fonction économique.

« L’essentiel est que nous sommes un groupe de scientifiques qui aiment faire de la science et qui veulent gagner leur vie. Jusqu’à présent, c’est plutôt réussi », a déclaré Wong. « Notre objectif est de diffuser ces informations afin que le plus grand nombre de personnes possible puisse y avoir accès. »

BGI s’attachera également à démêler la relation complexe entre l’Azolla et les cyanobactéries qui sont ses proches compagnons de voyage, quelque chose que BGI considère également comme essentiel pour les utilisations futures de la fougère et l’expansion de son étude.

D’autres personnes qui travaillent avec l’Azolla depuis des décennies sont ravies de la nouvelle.

Une fortune en perspective pour une mauvaise herbe ?
« Cette connaissance nous donnera le contrôle de l’Azolla d’une manière que nous n’avions pas auparavant », a déclaré Francisco Carrapico de l’Université de Lisbonne. « Nous pouvons augmenter la séquestration du carbone et la fixation de l’azote, ou donner les propriétés de l’Azolla à d’autres plantes. Nous avons même trouvé dans l’azolla des substances chimiques qui arrêtent la division cellulaire. La question est presque de savoir ce que nous allons trouver que l’Azolla ne peut pas faire. »

La fougère a un inconvénient, qui lui a valu une mauvaise réputation dans certaines parties de l’Europe et une désignation comme mauvaise herbe en Amérique du Nord. L’azolla, comme la plupart des algues, peut former des efflorescences massives, comme elle l’a fait il y a 49 millions d’années dans l’Arctique, étouffant la vie en dessous.

Pour autant, même dans ces cas, a soutenu Jonathan Bujak, « l’efflorescence est un symptôme », généralement dû à des niveaux élevés d’azote.

Bien que Pryer ait déclaré que ses motivations pour poursuivre Azolla étaient principalement académiques, elle voit certainement le potentiel pour le capitalisme de risque de se développer autour d’Azolla à l’avenir.

« Nous voulions un génome pour les gens, par les gens », a déclaré Pryer avec un petit rire. Pourtant, d’autres pensent que quelque chose au-delà de l’apprentissage académique, des applications environnementales ou des utilisations industrielles est à tirer du travail de Pryer.

« Azolla m’a fait réaliser que les choses dans la vie sont très différentes de ce qu’on nous enseigne », a déclaré Carrapico. « La vie est comme l’Internet : Tout est invisiblement connecté, mais nous l’oublions si souvent. Nous ne voyons pas l’impact que nous avons les uns sur les autres. Nous pouvons nous pencher sur ces connexions et, par le biais de la biologie, investir dans des changements qui amélioreront le monde que nous laissons derrière nous. »

Les efforts de financement pour de nouvelles recherches se terminent mercredi, mais ce ne sera certainement pas le dernier chapitre de la saga de l’Azolla, une histoire qui a commencé bien avant que les humains n’habitent la planète et, probablement, se poursuivra longtemps après notre disparition.
*Correction (7/16/14) : ClimateWire a modifié cette phrase après l’avoir postée pour corriger les niveaux erronés de dioxyde de carbone donnés dans la version originale.

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