Des fossiles vieux de 1,75 milliard d’années détiennent des indices sur un moment clé de notre histoire

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Prolifération de cyanobactéries. Crédits : OLEKSANDR KOZACHOK/istock

En Australie, des chercheurs ont récemment découvert des fossiles de cyanobactéries vieux de 1,75 milliard d’années. L’analyse de ces anciennes formes de vie a révélé qu’elles présentaient des structures photosynthétiques, connues sous le nom de membranes thylakoïdes. Ces dernières contiennent des pigments comme la chlorophylle qui convertissent la lumière en énergie chimique via la photosynthèse. Pourquoi cette découverte est-elle importante ?

Photosynthèse oxygénée

Le grand événement d’oxydation, survenu il y a environ 2,45 milliards d’années, a marqué une transformation majeure dans l’atmosphère terrestre en augmentant considérablement la concentration d’oxygène.

La photosynthèse oxygénée, un processus biologique qui produit de l’oxygène en utilisant la lumière du soleil pour convertir le dioxyde de carbone en glucose, est généralement considérée comme la principale responsable de cette augmentation. Elle aura ouvert la voie à la respiration aérobie, permettant à de nombreuses formes de vie d’utiliser l’oxygène pour produire de l’énergie de manière plus efficace.

La photosynthèse oxygénée fut probablement l’œuvre des cyanobactéries, des bactéries photosynthétiques capables de produire leur propre nourriture en utilisant la lumière du soleil. Cependant, les scientifiques débattent toujours sur les facteurs exacts qui ont déclenché ce grand événement d’oxydation.

Outre la photosynthèse oxygénée, d’autres facteurs environnementaux et géologiques pourraient en effet également avoir contribué, tels que les éruptions volcaniques massives ou la diminution du niveau de fer dans les océans. La complexité de ces interactions rend la compréhension précise des causes du grand événement d’oxydation encore sujette à des recherches approfondies, d’où l’intérêt de ces travaux.

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Le microfossile qui fournit des preuves de la photosynthèse il y a 1,75 milliard d’années. Crédits : Emmanuelle Javaux

Plus ancienne preuve directe

Des scientifiques ont mené des recherches en Australie, au Canada et en République démocratique du Congo en collectant et en analysant des fossiles qui ont révélé des preuves de cyanobactéries, la forme de vie la plus ancienne connue sur Terre. Les échantillons provenant d’Australie étaient les plus anciens, certains remontant à plus de 1,75 milliard d’années.

Pour les analyser, les scientifiques ont utilisé la microscopie électronique à transmission (TEM), une technique qui utilise des électrons plutôt que la lumière pour imager des objets, ce qui permet d’observer des détails fins jusqu’au niveau atomique.

Ces fossiles conservés dans une boue argileuse qui s’est compactée au fil du temps pour devenir de la roche ont alors montré des structures photosynthétiques appelées membranes thylakoïdes. Ces dernières contenaient des pigments comme la chlorophylle qui permettent la conversion de la lumière en énergie chimique par le biais de la photosynthèse.

L’identification des membranes thylakoïdes dans ces fossiles repousse les archives fossiles de ces structures de 1,2 milliard d’années, offrant ainsi un aperçu précieux de la période où les cyanobactéries ont acquis la capacité à réaliser la photosynthèse oxygénée.

La découverte est importante, car l’apparition des cyanobactéries est estimée à 2 à 3 milliards d’années. Et, comme dit plus haut, elles sont soupçonnées d’être responsables de l’événement de Grande Oxydation. Cependant, ces estimations ne sont faites qu’en s’appuyant sur des preuves indirectes. Ici, les fossiles fournissent la première preuve directe que la photosynthèse se produisait il y a au moins 1,75 milliard d’années.

Cette découverte contribue ainsi à une meilleure compréhension de l’évolution des formes de vie sur Terre et de l’émergence de processus biologiques cruciaux tels que la photosynthèse.

Les détails de l’étude sont publiés dans Nature.