Edith Widder : Une vie brillante dans le monde aquatique

Dans l'esprit de Jacques Cousteau qui disait "les gens protègent ce qu'ils aiment", je veux partager avec vous aujourd'hui ce que j'aime le plus concernant l'océan, et c'est le nombre incroyable et la variété d'animaux qui créent de la lumière.

Pour moi ça a commencé avec cet étrange costume de plongée appelé Wasp. Ce n'est pas un acronyme -- c'est simplement que quelqu'un a pensé qu'il ressemblait à un insecte. En fait il a été créé pour l'industrie des plate-formes pétrolières pour plonger à des profondeurs de 2,000 pieds. Juste après avoir fini mon doctorat, j'ai eu la chance de faire partie d'un groupe de scientifiques qui l'utilisaient pour la première fois pour explorer les océans. Nous nous sommes entrainé dans un bassin à Port Hueneme. Et ensuite j'ai fait ma première plongée libre dans l'océan dans le Santa Barbara Channel. C'était une plongée en soirée. Je suis descendue à une profondeur de 800 pieds et éteint toutes les lumières. J'ai éteint les lumières parce que je savais que je verrai ce phénomène des animaux qui créent de la lumière appelé bioluminescence. Mais rien ne m'avait préparée à la quantité de lumière ni à combien c'était spectaculaire. J'ai vu des chaines de méduses appelées siphonophores qui étaient plus longues que cette pièce et qui dégageaient tant de lumière que je pouvais lire les instruments de mesure de la cabine sans lampe torche, et des vagues et des bouffées de quelque chose qui ressemblait à de la fumée bleue et des explosions d'étincelles qui tournoyaient en s'échappant des propulseurs comme quand vous jetez une bûche sur un feu de camp et que des étincelles rouges tournoient au dessus du feu mais là les étincelles étaient froides et bleues. C'était à vous couper le souffle.

En général, si les gens ont entendu parler de bioluminescence, ils connaissent ces bestioles, les lucioles. Et il y a quelques autres créatures terrestres qui créent de la lumière, des insectes, des vers de terre, des champignons. Mais de manière générale, c'est vraiment rare sur la terre ferme. Dans l'océan, c'est la norme plutôt que l'exception. Si je plonge dans l'océan, pratiquement n'importe où dans le monde, et que je traine un filet à 3 000 pieds sous la surface, la plupart des animaux, en fait dans beaucoup d'endroits de 80 à 90 pour cent des animaux que je ramènerai dans ce filet créeront de la lumière. Et cela crée des spectacles de lumières vraiment spectaculaires.

Maintenant je voudrais partager avec vous une petite vidéo que j'ai faite depuis un sous-marin. J'ai commencé à développer cette technique dans un petit sous-marin individuel appelé nomade des profondeurs et je l'ai ensuite adaptée pour l'utiliser à bord du Johnson Sea-Link, que vous voyez ici. Donc, il y a un panier d'un mètre de diamètre avec un écran tendu au travers attaché devant la sphère d'observation. Et à l'intérieur de la sphère j'ai une caméra hyper sensible qui est à peu près aussi sensible qu'un oeil humain adapté à l'obscurité, même si elle est un peu floue. Donc vous mettez la caméra en marche et vous éteignez les lumières. L'étincelle que vous voyez n'est pas de la luminescence ; c'est juste du bruit electronique capturé par ces appareils hyper sensibles. Vous ne voyez pas la luminescence avant que le sous-marin ne commence à évoluer dans l'eau, et quand il le fait, les animaux qui touchent l'écran sont stimulés et créent de la luminescence.

Quand j'ai commencé à faire cela, j'essayais seulement de compter le nombre de sources. Je connaissais ma vitesse, je connaissais l'endroit. Donc je pouvais estimer combien de centaines de sources il y avait par mètre cube. Mais j'ai commencé à réaliser que je pouvais en fait identifier les animaux par le genre de flash qu'ils produisaient. Et donc, ici dans le golfe du Maine à 740 pieds, je peux quasiment nommer tout ce que vous voyez ici comme espèces, par exemple ces grosses explosions, ces étincelles viennent de cténophores. Et il y a des krills et d'autres sortes de crustacés, et des méduses. Il y avait une de ces cténophores. Et donc j'ai travaillé avec des ingénieurs d'analyses d'images d'ordinateur pour développer des systèmes de reconnaissance automatique qui puissent identifier ces animaux et ensuite extraire les coordonnées X,Y,Z du point d'impact initial. Et de là on peut faire la même chose que les écologistes font sur terre et estimer les distances des voisins les plus proches.

Mais vous n'avez pas forcement à descendre au fond des océans pour voir un show de lumières comme celui-ci. En fait vous pouvez le voir à la surface de l'eau. Voici une vidéo filmée par le Docteur Mike Latz de l'Institution Scripps d'un dauphin qui nage au milieu de plancton bioluminescent. Et ce n'est pas dans un endroit exotique comme une de ces baies luminescentes à Porto Rico, cela a été filmé dans le port de San Diégo. Et quelquefois vous pouvez même le voir de plus près que ça parce que les cuvettes des bateaux -- ce sont les toilettes -- sont vidangées avec de l'eau de mer non filtrée qui contient souvent du plancton bioluminescent, donc si vous allez aux toilettes tard le soir, et que vous êtes tellement malade que vous oubliez d'allumer la lumière, vous pouvez avoir l'impression d'avoir une expérience religieuse.

Alors, comment est-ce qu'une créature vivante peut créer de la lumière ? Et bien c'est la question que le physiologiste français Raphael Dubois s'est posé au 19 ème siècle à propos de cette palourde bioluminescente. Il en a attrapée une et a réussi à en extraire des composants chimiques, et l'un, il en a appelé l'enzyme luciférase, et le substrat luciférin d'après Lucifer le porteur de lumière. La terminologie est restée mais elle ne désigne pas des composants chimiques spécifiques parce que ces composants existent sous des tas de formes différentes. En fait, la plupart des gens qui étudient la bioluminescence aujourd'hui se concentrent sur la chimie parce que ces composants sont extrêmement utiles pour développer des agents antibactériens, des médicaments pour lutter contre le cancer, pour tester la présence de vie sur Mars, détecter les polluants dans nos eaux, ce qui est ce pourquoi nous l'utilisons à l'ORCA. En 2008, le prix Nobel de chimie a été attribué pour le travail effectué sur une molécule appelée protéine verte fluorescente qui a été isolée parmi les composants chimiques bioluminescents d'une méduse, et on a comparé cette découverte à l'invention du microscope en termes de l'impact que cela a eu sur la biologie des cellules et l'ingénierie génétique.

Une autre chose que ces molécules nous apprenent est qu'apparemment la bioluminescence a évolué au moins 40 fois, peut être même 50 fois, dans l'histoire de l'évolution ce qui est une claire indication de combien cet aspect est important pour la survie. Alors qu'est-ce que la bioluminescence a de si important pour tant d'animaux ? Et bien pour des animaux qui essayent d'éviter les prédateurs en restant dans l'ombre, la lumière est quand même très utile pour les trois choses de base que les animaux doivent faire pour survivre, et c'est trouver de la nourriture, attirer un partenaire et éviter de se faire manger. Donc par exemple ce poisson a un phare intégré derrière son oeil qu'il peut utiliser pour trouver de la nourriture ou attirer un partenaire. Et quand il ne l'utilise pas, il peut en fait le faire rentrer dans sa tète, exactement comme les phares de votre Lamborghini. Ce poisson a en fait des phares.

Et ce poisson là, qui est l'un de mes préférés, a trois phares de chaque coté de sa tète. Celui-ci est bleu, et c'est la couleur de plupart de la bioluminescence dans l'océan parce que l'évolution a sélectionné la couleur qui se diffuse le plus vite dans l'eau de mer pour optimiser les communications. Donc la plupart des animaux produisent de la lumière bleue, et la plupart des animaux ne peuvent voir que la lumière bleue, mais ce poisson est une exception fascinante parce qu'il a deux organes de lumière rouge. Et je n'ai aucune idée de pourquoi il y en a deux, et c'est quelque chose que je veux découvrir un jour. Donc non seulement il peut voir la lumière bleue, mais il peut aussi voir la rouge. Et il utilise la bioluminescence rouge comme les marqueurs des tireurs d'élite pour s'approcher des animaux qui ne voient pas les lumières rouges et peut les voir sans être vus. Il a aussi une petite barbe ici avec un petit leurre de luminescence bleue dessus qu'il peut utiliser pour attirer ses proies depuis une grande distance. Et beaucoup d'animaux utilisent leur bioluminescence comme appât.

Voici un autre de mes poissons préférés. C'est un poisson vipère et il a un leurre au bout d'une longue ligne de pêche qu'il étend en demi-cercle devant sa mâchoire dentée d'où son nom de poisson vipère. Les dents de ce poisson sont si longues que s'il fermait sa bouche avec les dents à l'intérieur de sa bouche il empalerait son propre cerveau. Donc il garde ses crocs à l'extérieur de sa tête. Ce poisson là est un véritable arbre de Noël. Tout s'allume sur lui. Ce n'est pas seulement un appât ; il a une lampe torche intégrée. Il a ces lumières dans son ventre qui sont comme des bijoux qu'il utilise comme une sorte de camouflage qui cache son ombre, et donc quand il nage et qu'il y a un prédateur en dessous qui regarde il se fait disparaitre. Il a des éléments lumineux dans la bouche. Il a des éléments lumineux partout, dans ses nageoires, dans la chair de son dos et dans son ventre, tous utilisés pour différentes choses, certaines que l'on comprend, certaines que l'on ne connait pas.

Et nous en savons un peu plus sur la bioluminescence grâce à Pixar, et je suis très reconnaissante à Pixar pour avoir fait partagé mon sujet préféré avec tant de gens. J'aurai aimé qu'avec leur budget ils aient dépensé un tout petit peu plus d'argent pour engager, comme consultant, un pauvre étudiant de master qui aurait pu leur dire que ça ce sont les yeux d'un poisson qui a été conservé dans du formol. Ca ce sont les yeux d'une lotte vivante. Donc elle a un leurre qu'elle sort devant cet attrape souris vivant fait de dents acérées, pour attirer des proies sans méfiance. Et celui ci a un leurre avec toutes sortes de formes différentes.

On pensait que les différentes formes des leurres servaient à attirer différentes proies, mais l'analyse du contenu de l'estomac de ces poissons faite par des scientifiques, ou plus vraisemblablement par leurs doctorants, a révélé qu'ils mangeaient tous, plus ou moins, la même chose. Alors maintenant nous pensons que les différentes formes des leurres servent aux mâles à identifier les femelles dans le monde des lottes, parce que beaucoup de ces mâles sont ce que l'on appelle des mâles nains. Ce petit gars n'a aucun moyen apparent de se nourrir. Il n'a pas de leurre pour attirer de la nourriture ni de dents pour manger quand une proie arrive. Son seul espoir de survie sur cette planète est d'être un gigolo. Il faut qu'il se trouve une fille et qu'il s'y accroche pour survivre. Donc ce petit gars s'est trouvé cette fille, et vous remarquerez qu'il a eu le bon sens de s'accrocher de telle sorte qu'il n'a pas à la regarder. (rires) Mais il sait quand même reconnaître une bonne chose quand il la voit, et il scelle cette relation avec un baiser éternel. Leurs chairs se mélent, sa circulation sanguine passe dans son corps, et il devient simplement une petite poche de sperme. (rires) Bon, et bien c'est la version sous-marine de la libération des femmes. Elle sait toujours où il est, et elle n'a pas à être monogame, parce que certaines de ces femelles ont plusieurs mâles attachés à elles.

Donc ils peuvent utiliser leurs appâts pour trouver de la nourriture, pour attirer des partenaires. Ils les utilisent aussi beaucoup comme défense, de différentes manières. Beaucoup d'entre eux peuvent libérer leur luciférine, leur luférase dans l'eau comme une sèche ou une pieuvre qui libère un nuage d'encre. Cette crevette est en fait en train de cracher de la lumière comme un dragon crache du feu pour aveugler ou distraire ce poisson vipère pour pouvoir s'échapper dans l'ombre. Et il y a beaucoup d'animaux qui peuvent faire ça. Il y a les méduses, les pieuvres, beaucoup de crustacés.

Il y a même des poissons qui peuvent le faire. Ce poisson est appelé un néon brillant parce qu'il a un néon sur l'épaule qui peut émettre de la lumière. Et j'ai eu la chance de pouvoir en capturer un pendant une expédition au large de la côte nord ouest de l'Afrique pour "Blue Planet", pour leur segment sous-marin. Et nous utilisions un filet de chalutage ce qui nous a permis de capturer ces animaux vivants. Donc nous en avons capturé un de ceux là, et je l'ai amené au labo. Et là je le tiens et je suis sur le point de toucher le néon sur son épaule, et quand je le fais, vous verrez cette bioluminescence qui apparait. Mais ce qui me choque, ce n'est pas seulement la quantité de lumière, mais le fait que ce n'est pas du luciférin ou des luciférates. Dans le cas de ce poisson, ce sont des cellules complètes avec noyaux et membranes. Ce poisson dépense beaucoup d'énergie pour faire ça, et nous n'avons aucune idée de pourquoi il le fait. C'est un autre de ces grands mystères à résoudre.

Maintenant, une autre forme de défense est quelque chose appelé alarme à cambrioleurs. Pour la même raison pour laquelle vous avez une alarme dans votre voiture. L'avertisseur qui sonne et les lumières qui flashent ont pour but d'attirer l'attention et, on l'espère la police qui viendra attraper le voleur. Quand un animal est capturé par un prédateur, son seul espoir pour s'échapper est d'attirer l'attention de quelqu'un de plus gros et de plus dangereux, qui attaquera l'attaquant, et lui donnera une chance de s'échapper. Par exemple, cette méduse a une impressionnante vitrine de bioluminescence. Là c'est nous en pleine chasse dans un sous-marin. Ce n'est pas de la luminescence, c'est le reflet des lumières des gonades. Nous le capturons grâce à un engin spécial à l'avant du sous-marin qui nous permet de le ramener dans des conditions parfaites, pour le ramener au labo sur le bateau. Et ensuite pour obtenir ce show de lumière que vous allez voir tout ce que j'ai eu à faire c'est de le toucher une fois par seconde sur son centre nerveux avec une pointe qui est comme la dent pointue d'un poisson. Et une fois que le show commence, je ne le touche plus. C'est un spectacle de lumières incroyable. C'est cette roue tournante de lumières. Et d'après mes calculs, ce show pourrait être vu par un prédateur à plus de 300 pieds de distance. Et je pensais, vous savez, que ça pourrait faire un assez bon leurre. Parce que l'une des choses frustrantes pour moi en tant qu'exploratrice des fonds sous-marins c'est combien d'animaux il y a probablement dans les océans dont nous ne savons rien à cause de la façon dont nous explorons les océans.

Le principal moyen que nous utilisons pour savoir ce qui vit dans les océans, c'est en y allant et en trainant des filets derrière des bateaux. Et je vous mets au défi de nommer une autre branche de la science qui dépend encore sur des méthodes technologiques qui ont des centaines d'années. L'autre moyen principal est de descendre avec des sous-marins et des robots. J'ai fait des centaines de plongées dans des sous-marins. Mais quand je suis dans un sous-marin, je sais que je ne suis pas non intrusive. J'ai des lumières brillantes et des turbines qui sont bruyantes. N'importe quel animal avec du bon sens va s'enfuir. Donc cela fait longtemps que je veux trouver un autre moyen d'explorer.

Et il y a quelque temps j'ai eu cette idée pour un système de caméras. Ce n'est pas de la physique nucléaire. On appelle cet engin Oeil-dans-la-mer. Et les scientifiques ont fait ça sur terre depuis des années, on utilise simplement une couleur que les animaux ne peuvent pas voir, et une caméra qui peut voir cette couleur. On ne peut pas utiliser les infra-rouges dans la mer. On utilise de la lumière "far-red", mais cela est aussi un problème parce qu'elle est absorbée trop vite. On a fait une caméra hyper sensible, on voulait créer une méduse électronique. Ce qui se passe, c'est que dans la science, il faut expliquer aux agences qui vous fondent ce que vous allez découvrir avant qu'ils ne vous donnent de l'argent. Et je ne savais pas ce que j'allais découvrir; alors je n'ai pas pu avoir de fonds. Alors j'ai bricolé ça, j'ai convaincu la Harvey Mudd Engineering Clinic de le construire comme un projet d'étudiant à la base, et ensuite j'ai trouvé des fonds d'un tas d'autres sources.

L'Institut de recherche et aquarium de Montery Bay m'ont laissé utiliser leur équipement pour faire des tests et nous avons réussi à trouver par exemple quel sorte de lumière rouge il fallait que nous utilisions pour pouvoir voir les animaux sans qu'ils nous voient, pour faire marcher la méduse électronique. Et vous pouvez voir à quel point c'était un projet à petit budget parce que quand j'allume ces 16 LEDs bleues en époxy -- vous pouvez encore voir le mot Ziploc sur le moule d'époxy que nous avons utilisé. Vous pouvez imaginer en voyant ce bricolage le nombre d'essais qu'il a fallu faire pour le faire marcher. Puis il y a eu cet instant où tout s'est mis en place, et tout a marché, et par chance, ce moment a été capturé par le photographe Mark Richards, qui était là au moment précis où nous avons réussi à tout faire marcher. C'est moi sur la gauche, ma doctorante à l'époque, Erica Raymond, et Lee Fry, qui était l'ingénieur du projet. Et nous avons cette photo dans notre labo, en place d'honneur avec l'inscription "Un ingénieur qui comble deux femmes en même temps." Et nous étions très, très heureux.

Nous avions donc un système que nous pouvions emmener avec nous ça était comme une oasis au fond de l'océan où les grands prédateurs pouvaient se déplacer. Et alors nous l'avons amené dans ce qui s'appelle un lac de saumure et qui se trouve dans le nord du golfe du Mexique. C'est un endroit magique. Et je sais que ces images ne vont ressembler à rien pour vous -- nous avions une caméra de mauvaise qualité -- mais j'étais extatique. Nous sommes au bord du lac de saumure. Il y a un poisson qui nage vers la caméra. Visiblement on ne le dérange pas. Et là j'avais ma fenêtre sur les grands fonds. Pour la première fois je pouvais voir ce que les animaux faisaient au fond quand nous n'étions pas là pour les déranger. Au bout de quatre heures dans l'expédition, nous avions programmé la méduse électronique pour apparaitre pour la première fois. 86 secondes plus tard, elle a commencé à faire sa roue de lumière, et nous avons enregistré cela. C'est un calamar de plus de deux mètres de long, il est si nouveau pour la science qu'on ne peut pas le placer dans une famille scientifique connue. Je n'aurais pas pu demander une meilleure preuve de concept.

Et, basé là dessus, je suis retournée à la Fondation Scientifique Nationale et dit "c'est ce que je vais découvrir." Et ils m'ont donné des moyens suffisants pour le faire correctement, ce qui incluait développer la première web-cam sous-marine du monde qui a été installée dans le canyon de Monterey l'année dernière. Et voilà quelque chose de plus récent, une version modulaire de ce système, une version beaucoup plus mobile, beaucoup plus facile à installer et à récuperer, qui, je l'espère, pourra être utilisée dans les points d'intérêt de Sylvia pour aider à explorer et à protéger ces zones, et ce sera pour moi l'opportunité d'en apprendre davantage sur la bioluminescence de ces points d'intérêt.

Alors un des messages à retenir est qu'il y a encore beaucoup à explorer dans les océans, et Sylvia a dit que nous détruisions les océans avant même de savoir ce qu'ils contenaient, et elle avait raison. Alors si jamais vous avez l'opportunité de faire une plongée en sous-marin, faites le, sans hésiter, faites le, et s'il-vous-plait éteignez les lumières. Je vous le promets, vous adorerez.

Merci.

(Applaudissements)