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Projet de thèse en Géomicrobiologie (3 années)
Etude comparée de stromatolites fossiles du Messinien et d’analogues actuels de Sardaigne : vers une meilleure compréhension des archives paléogeobiologiques
Karim Benzerara & Jean-Paul Saint Martin, CNRS-Sorbonne Université-Muséum Nationale d’Histoire Naturelle, Paris, France
L’équipe Biominéralogie de l’institut de Minéralogie, Physique des Matériaux et Cosmochimie (IMPMC), en collaboration avec le CR2P et l’ESE recherche un.e étudiant.e en thèse qui travaillera sur l’« étude comparée de stromatolites fossiles du Messinien et d’analogues actuels de Sardaigne : vers une meilleure compréhension des archives paléogeobiologiques ». Le travail s’effectuera au sein d’un consortium interdisciplinaire en minéralogie/paléontologie/microbiologie.
Les stromatolites sont des matériaux géo-biologiques particulièrement emblématiques puisqu’ils représentent la plus ancienne manifestation des interactions minéral/vivant, vieille de plusieurs milliards d’années. Ils jalonnent l’ensemble de l’histoire de la Terre et ont reçu une attention particulière pour les informations qu’ils peuvent livrer sur la paleobiodiversité microbienne et les paléoenvironnements. Cependant, alors que ces informations sont tirées à la lueur de notre connaissance d’analogues actuels, cette dernière reste très lacunaire. Ainsi, nous n’avons à ce jour que très peu d’analogues d’environnements lagunaires où les variations physico-chimiques comme la salinité par exemple sont particulièrement fortes.
Ce sujet de thèse vise à étudier les paramètres minéralogiques, géochimiques, texturaux, et biologiques depuis l’échelle du terrain jusqu’à l’échelle nanométrique de stromatolites lagunaires actuels découverts récemment en Sardaigne. Ceux-ci seront comparés à des stromatolites fossiles du Messinien (~6 Ma) abondamment trouvés dans le bassin méditerranéen et dont l’origine lagunaire reste incertaine. Les questions abordées seront : Existe-t-il des marqueurs minéralogiques ou géochimiques univoques d’un environnement lagunaire, enregistrés dans la partie minérale de ces échantillons ? Quelle partie de la diversité microbienne peuplant ces stromatolites est plus particulièrement « fossilisée » dans la partie minérale sous la forme de cellules encroûtées/remplacées par des minéraux ? Quels restes de l’ultrastructure des cellules microbiennes peuvent être identifiés dans ces stades précoces de fossilisation ? Parmi ces traces, lesquelles peuvent être identifiées dans les stromatolites fossiles du Messinien ? Quel est l’origine des lamines observées ?
Au final, les stromatolites de Sardaigne pourront devenir un modèle unique de stromatolites dans des sites soumis à de sévères variations environnementales, notamment de salinité. Leur comparaison avec des stromatolites fossiles du Messinien offrira des clés uniques pour mieux comprendre cette période de grand intérêt pour les paléontologues.
L’étudiant.e utilisera différentes techniques de la pétrologie, minéralogie et de la géochimie pour caractériser les phases minérales majeures et accessoires, leur distribution et leur texture dans les stromatolites. Ceci se fera en parallèle de mesures de la chimie des solutions au contact de ces stromatolites et des calculs de spéciation permettant d’estimer les équilibres en jeu. Des analyses spectroscopiques (Raman, FTIR, fluorescence visible, m-XRF synchrotron) et/ou microscopiques (MEB, MET, STXM) seront réalisées pour identifier de possibles assemblages microorganismes-minéraux et/ou de cellules remplacées partiellement ou totalement par des minéraux. Enfin, une option ouverte pour els candidat.e.s à l’interface entre les sciences de la Terre et la biologie sera la caractérisation des premières communautés microbiennes initiant la formation des microbialites sardes à l’aide d’outils de biologie moléculaire (metabarcoding) en collaboration avec nos collègues de l’ESE à Orsay.
Le profil recherché est celui d’une personne capable d’apprendre l’utilisation d’outils analytiques. Elle/il prendra en charge le traitement des données en portant un regard critique sur leurs implications mais aussi leurs limites. Il s’agit d’un financement de trois années du DIM île de France « Matériaux anciens et patrimoniaux », géré par le CNRS. Le recrutement se fera à partir du 1er Septembre 2019 et au plus tard le 1er décembre 2019.
Les candidat.e.s doivent envoyer un CV détaillé et une lettre de motivation à Karim Benzerara : karim.benzerara@upmc.fr et à Jean-Paul Saint-Martin jean-paul.saint-martin@mnhn.fr.
impmc.sorbonne-universite.fr/fr/index.html
PhD project in Geomicrobiology
Comparative study of Messinian fossil stromatolites and modern analogues from Sardinia: towards a better understanding of paleogeobiological archives
Karim Benzerara & Jean-Paul Saint Martin, CNRS-Sorbonne Université-Muséum Nationale d’Histoire Naturelle, Paris, France
The Biomineralogy team of the Institute of Mineralogy, Physics of Matter and Cosmochemistry (IMPMC), in collaboration with CR2P and ESE are looking for a PhD student who will conduct a “Comparative study of Messinian fossil stromatolites and modern analogues from Sardinia: towards a better understanding of paleogeobiological archives. This work will be performed within an interdisciplinary consortium in mineralogy/paleontology/microbiology.
Stromatolites are particularly emblematic geobiological materials since they are the oldest evidence of life-mineral interactions, dated at several billion years. They are found throughout the history of the Earth and have received strong attention because of the information they provide about microbial paleobiodiversity and paleoenvironments. However, while this information is interpreted based on our knowledge about modern analogues, the latter remains very incomplete. For example, we know of only few modern stromatolites from coastal pond environments, where variations of physico-chemical conditions such as salinity are very strong.
The present PhD project aims at studying the mineralogical, geochemical, textural and biological properties of modern coastal pond stromatolites recently discovered in Sardinia from the field- to the nano-scale. They will be compared to fossil stromatolites from the Messinian (~6 Ma old) which are abundant in the Mediterranean basin and the coastal origin of which remains uncertain. Several questions will be addressed: Are there mineralogical or geochemical signatures of a coastal environment which are recorded by the mineral part of such stromatolites? Which part of the microbial diversity populating these stromatolites is fossilized in the form of cells encrusted/replaced by minerals? Are cell ultrastructures preserved by the early fossilization stages? And among these traces, which ones can be identified in Messinian fossil stromatolites? Last, what is the origin of laminae observed in these stromatolites?
Overall, Sardinian stromatolites may become a unique model of stromatolites subjected to severe environmental variations, in particular in terms of salinity. Their comparison with fossil stromatolites from the Messinian will open a unique insight on this stage of great interest for paleontologists.
The student will use diverse techniques of petrology, mineralogy and geochemistry in order to characterize major and accessory mineral phases, their distribution and texture within stromatolites. In parallel, geochemical analyses of the aqueous solutions surrounding stromatolites will be performed together with speciation calculations in order to determine the operating chemical equilibria. Spectroscopy (Raman, FTIR, visible fluorescence, synchrotron-based m-XRF) and/or microscopy (MEB, MET, STXM) analyses will be conducted in order to identify potential mineral-microorganisms assemblages and/or cells partly/totally replaced by minerals. There is a possible option for candidates at the Earth science-biology interface to also characterize the first microbial communities initiating the formation of microbialites based on molecular biology tools (metabarcoding) in collaboration with our colleagues of ESE in Orsay.
The candidate should be able to learn how to use analytical tools. She/He wil take charge of data acquisition and processing and should be able to develop a critical view on their implications and limits. Funding will last for 3 years, the standard PhD duration in France. The grant is provided by the DIM île de France « Matériaux anciens et patrimoniaux » and the employer will be the CNRS. The position will start as soon as September 1st 2019 or at the latest on December 1 2019 depending on the availability of the candidate.
Candidates should send their detailed CV and a motivation letter to Karim Benzerara: karim.benzerara@upmc.fr and Jean-Paul Saint-Martin: jean-paul.saint-martin@mnhn.fr
impmc.sorbonne-universite.fr/fr/index.html
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