Biogéographie microbienne

Les organismes plus grands ont tendance à présenter des gradients de diversité des espèces dépendant de la latitude[18]. On y observe une plus grande biodiversité dans les tropiques et diminuant en direction des régions polaires plus tempérées. En revanche, une étude sur les communautés fongiques des environnements d'intérieurs[15] a révélé que la biodiversité microbienne était significativement plus élevée dans les zones tempérées que sous les tropiques. La fonction même des bâtiments n'a que peu d'effets sur la composition fongique. C'est la distance par rapport à l'équateur et donc la latitude qui est l'indicateur le plus fiable d'une similarité phylogénique des communautés fongiques[15]. Autrement dit, plus on s'éloigne de l'équateur, plus des bâtiments radicalement différents présentent la même composition fongique intérieure[15]. Ainsi, malgré les efforts humains pour contrôler les climats intérieurs par le choix, entre autres, des matériaux et ou équipements, la composition fongique intérieure est plus affectée par des facteurs de positionnement géographiques globaux que par les facteurs humains tels que le design des bâtiments[15]. Cette influence globale de la latitude peut, par exemple, avoir un impact sur des phénomènes environnementaux locaux tels que les pluies, la température extérieure ou la salinité de l'eau[15]. Ces conditions environnementales liées à la latitude ont aussi montré leur impact dans le cas des Acidobacteries[16].

Certaines populations microbiennes existent dans des hémisphères opposés et à des latitudes complémentaires. Ces distributions « bipolaires » (ou « antitropicales ») sont beaucoup plus rares chez les macro-organismes ; bien que les macro-organismes présentent des gradients de latitude, «l'isolement par la distance géographique» empêche les distributions bipolaires (par exemple, les ours polaires ne se trouvent pas aux deux pôles). En revanche, une étude sur les bactéries marines de surface[17] a montré non seulement un gradient de latitude, mais aussi des distributions de complémentarité avec des populations similaires aux deux pôles, suggérant aucun « isolement par la distance géographique ». Cela est probablement dû à des différences dans le processus biogéographique sous-jacent, la dispersion, car les microbes ont tendance à se disperser à des taux élevés et sur de longues distances en voyageant dans l'atmosphère[17].

La diversité microbienne peut présenter des modèles saisonniers très localisés géographiquement. Cela est en grande partie dû à la dormance, une caractéristique microbienne non observée chez les grands animaux qui permet à la communauté microbienne de faire fluctuer l'abondance relative de sa composition en espèces persistantes (plutôt que des espèces réellement présentes). C'est ce qu'on appelle «l'hypothèse de la banque de graines»[19] et a des implications pour la compréhension de la résilience écologique et des seuils de changement[20].

La panspermie suggère que la vie peut être distribuée dans tout l'espace via les comètes, les astéroïdes et les météoroïdes. La panspermie suppose que la vie peut survivre dans un environnement spatial difficile, caractérisé par des conditions de vide, un rayonnement intense, des températures extrêmes et une pénurie de nutriments disponibles. De nombreux micro-organismes sont capables d'échapper à ces facteurs de stress en formant des spores ou en entrant dans un état de dormance à faible métabolisme[21]. Des études en biogéographie microbienne ont même montré que la capacité des microbes à entrer et sortir avec succès de la dormance, lorsque leurs conditions environnementales respectives sont favorables, contribue aux niveaux élevés de biodiversité microbienne observés dans presque tous les écosystèmes[22]. La biogéographie microbienne peut donc être appliquée à la panspermie en ce qu'elle prédit la capacité des microbes à se protéger d'un environnement spatial difficile, à émerger lorsque les conditions sont plus sûres et à entrer en dormance pour améliorer la biodiversité partout où ils peuvent atterrir.

La panspermie dirigée est le transport délibéré de micro-organismes pour coloniser une autre planète[23]. Si l'on vise à coloniser un environnement semblable à la Terre, la biogéographie microbienne peut éclairer les décisions sur la charge utile biologique d'une telle mission. En particulier, les microbes présentent des plages latitudinales selon la règle de Rapoport, qui stipule que les organismes vivant à des latitudes inférieures (près de l'équateur) se trouvent dans des plages de latitudes plus petites que ceux vivant à des latitudes plus élevées (proches des pôles). Ainsi, la charge utile biologique idéale comprendrait des micro-organismes répandus à des latitudes plus élevées qui peuvent tolérer une plus large gamme de climats. Ce n'est pas nécessairement le choix évident, car ces organismes répandus sont également rares dans les communautés microbiennes et ont tendance à être des concurrents plus faibles face aux organismes endémiques. Pourtant, ils peuvent survivre dans une gamme de climats et seraient donc idéaux pour habiter des planètes semblables à la Terre, autrement sans vie, avec des conditions environnementales incertaines. Différentes bactéries ont été cultivées dans des conditions simulant celles de la planète Mars ou d'Encelade[23]. Les extrêmophiles, bien qu'assez résistants pour résister à l'environnement spatial, peuvent ne pas être idéaux pour la panspermie dirigée car toute espèce extrémophile donnée nécessite un climat très spécifique pour survivre. Cependant, si la cible était plus proche de la Terre, comme une planète ou une lune dans notre système solaire, il peut être possible de sélectionner une espèce extrémophile spécifique pour l'environnement cible bien défini.