Gaz méthane

Pendant des décennies, les scientifiques ne connaissaient que les volcans, les gaz enfermés dans la glace arctique et les incendies de forêt comme sources abiotiques de méthane, dans lesquelles le gaz est formé de manière non biochimique. Les micro-organismes étaient considérés comme la seule source biotique produisant du méthane sans oxygène. Ces dernières années, Frank Keppler et son équipe ont découvert que les plantes, les champignons et les mammifères émettent du méthane, et ce, dans l'air. La question de savoir si ce processus est biotique, c'est-à-dire catalysé par des enzymes, ou abiotique, et donc purement chimique, est actuellement étudiée par les chercheurs. Nous avons maintenant établi que l'hydrocarbure dans les plantes est formé par l'acide aminé méthionine.

Les traces de méthane dans l'atmosphère sont faibles mais elles ont un grand impact sur le climat. En effet, son effet de serre est 25 fois plus important que celui du dioxyde de carbone. Cela signifie que d'autres sources de méthane sont également importantes pour la compréhension du climat.

La méthionine étiquetée révèle le méthane de la plante source

Pour découvrir la source du méthane, Keppler, de l'Institut Max Planck de chimie de Mayence et de l'Université de Heidelberg, et ses collègues ont adopté deux approches. Tout d'abord, ils ont infiltré des feuilles de tabac avec de la méthionine spécialement marquée et ont laissé les pousses se développer sur un milieu de culture avec la méthionine préparée dans le cadre d'autres expériences. L'acide aminé dans le groupe méthyle qui, selon les scientifiques, pourrait être un précurseur du méthane, a reçu une quantité particulièrement élevée de carbone-13. Cet isotope lourd du carbone peut être clairement différencié du carbone-12 ordinaire dans les analyses appropriées. "Nous avons ensuite trouvé l'atome de carbone marqué dans le méthane qui a été émis par l'acide aminé. plantes", déclare Frank Keppler.

Les chercheurs ont réalisé des expériences en éprouvette, dans une solution aqueuse - un scénario réaliste, car la plupart des cellules végétales sont constituées en grande partie d'eau. Ils ont combiné diverses substances méthylées, qui contiennent un groupe méthyle dérivé du méthane, comme par exemple la méthionine, le sulfoxyde de diméthyle ou la lécithine, avec des ions de fer, de l'acide ascorbique et du peroxyde d'hydrogène. Ces derniers sont également responsables de l'incorporation ou de l'élimination des groupes méthyles dans d'autres molécules chez les plantes, les champignons et les animaux. Lors des expériences, le méthane a été formé à partir de la méthionine et de quelques autres substances contenant du soufre, que l'on ne trouve cependant pas dans les plantes - cela s'est produit par des moyens abiotiques, c'est-à-dire sans ajout biochimique d'enzymes.

"Apparemment, la mise en relation des groupe méthyle avec un autre atome de soufre est une condition préalable", déclare Frank Keppler. Frank Keppler. "Le méthane n'a été produit en quantités notables que dans de telles substances." L'hydrocarbure a également été scindé sous forme de diméthyl sulfoxyde. "Dans les plantes, cela ne joue aucun rôle, mais dans les algues, cela pourrait être un précurseur chimique important à partir duquel le méthane est produit. pourrait être un précurseur chimique important à partir duquel le méthane est émis". explique Keppler. "Cette découverte pourrait être très utile pour expliquer le paradoxe méthane-océan. paradoxe méthane-océan". Une quantité considérable de méthane est émise par les océans. Une quantité considérable de méthane est émise par les océans du monde entier, bien que ceux-ci aient une teneur élevée en oxygène. Les biologistes ne peuvent pas l'expliquer tant qu'ils acceptent l'hypothèse selon laquelle les micro-organismes ne produisent du méthane que lorsqu'il n'y a pas d'oxygène. ne produisent du méthane que lorsqu'il n'y a pas d'oxygène.

Le méthane, une coïncidence ou un déchet ?

"Nous n'avons pas encore prouvé que le mécanisme abiotique que nous avons observé dans les éprouvettes fonctionne également de cette manière dans la nature. abiotique que nous avons observé dans les éprouvettes fonctionne également de cette manière dans les plantes", déclare Frank Keppler. plantes", explique Frank Keppler. "C'est ce que nous voulons découvrir dans nos futurs travaux. futurs travaux." En identifiant la méthionine comme le précurseur chimique du gaz à effet de serre, ils ont déjà fait le premier pas. Pour l'instant, on ne sait pas non plus si le méthane se forme dans les plantes par coïncidence, parce que les substances les substances nécessaires se réunissent dans leurs cellules à ce moment précis. à ce moment précis. Ou s'il s'agit d'un déchet, pour ainsi dire, d'une réaction dont les autres produits sont importants pour le métabolisme de la plante. d'autres produits sont importants pour le métabolisme des plantes.

Il n'est pas encore possible d'évaluer les quantités de méthane émises par les sources que Frank Keppler et ses collègues ont trouvées dans les plantes, les champignons et peut-être aussi les animaux. Par conséquent, le rôle de ces sources n'est pas encore clair. émissions de méthane Les chercheurs ne pourront présenter des pronostics fiables à ce sujet que lorsqu'ils auront trouvé et compris toutes les sources de méthane jusqu'alors inconnues. Les chercheurs ne pourront présenter des pronostics fiables à ce sujet que lorsqu'ils auront trouvé et compris toutes les sources de méthane jusqu'alors inconnues, lorsqu'ils sauront quels facteurs, comme par exemple le rayonnement UV ou la teneur en oxygène de l'environnement, ont un impact sur l'émission de méthane. méthane. C'est exactement ce sur quoi travaillent les chercheurs dirigés par Frank Keppler.

Source : Dr. Susanne Benner, Société Max Planck