Réécrivez les manuels : la vie sur Terre n’est pas apparue en raison de l’augmentation des niveaux d’oxygène

Oubliez tout ce que vous pensiez savoir sur l’évolution de la vie sur Terre. De nouvelles recherches remettent en question la croyance de longue date selon laquelle une légère augmentation des niveaux d’oxygène lors de l’explosion d’Avalon a alimenté l’émergence d’une vie complexe il y a des centaines de millions d’années.

Entre 685 et 800 millions d’années, notre planète a subi un changement significatif de ses habitants biologiques.

Au cours de cette période, connue sous le nom d’explosion d’Avalon, nos océans, auparavant dominés par des organismes unicellulaires comme les amibes, les algues et les bactéries, ont commencé à regorger de formes de vie multicellulaires plus complexes.

Ceux-ci comprenaient des éponges de mer inhabituelles et des parents de mollusques modernes. Cette ère de transformation était une préquelle de l’explosion cambrienne plus connue.

Pendant près de sept décennies, les scientifiques ont attribué ce saut évolutif à l’augmentation des niveaux d’oxygène dans les océans. Mais une étude récente menée par des chercheurs de l’Université de Copenhague, en collaboration avec le Woods Hole Oceanographic Institute, l’Université du Danemark du Sud et l’Université de Lund, bouleverse cette théorie.

Étudier les premiers niveaux d’oxygène sur Terre

L’équipe de recherche a examiné la composition chimique d’anciens échantillons de roches provenant d’une chaîne de montagnes à Oman, en utilisant ces reliques comme une sorte de capsule temporelle pour mesurer les niveaux d’oxygène océanique remontant à l’explosion d’Avalon.

Dans une révélation étonnante, les données ont montré que les niveaux d’oxygène au moment du changement biologique étaient en fait 5 à 10 fois inférieurs à ce qu’ils sont aujourd’hui. Pour mettre cela en perspective, cela équivaut aux concentrations d’oxygène trouvées à deux fois la hauteur du mont Everest.

Le professeur agrégé Christian J. Bjerrum a consacré deux décennies à l’étude des conditions qui ont entouré l’origine de la vie. Elle a été citée comme disant:

« Nos mesures fournissent une bonne image des concentrations moyennes d’oxygène dans les océans du monde à l’époque. Et il nous est évident qu’il n’y a pas eu d’augmentation majeure de la quantité d’oxygène lorsque la faune plus avancée a commencé à évoluer et à dominer la Terre. En fait, il y a eu une légère baisse. »

Bouleverser les connaissances communes

Cette découverte fascinante réécrit un récit de 70 ans qui positionnait des concentrations d’oxygène plus élevées comme un facteur crucial dans le développement de formes de vie plus avancées.

Bjerrum a déclaré: « Le fait que nous sachions maintenant, avec un degré élevé de certitude, que l’oxygène n’a pas contrôlé le développement de la vie sur Terre nous fournit une toute nouvelle histoire sur la façon dont la vie est apparue et quels facteurs ont contrôlé ce succès. »

Ce changement de compréhension peut nécessiter la réévaluation de nos enseignements fondamentaux et la mise à jour des manuels scolaires. De plus, il ouvre de nouveaux domaines d’exploration et encourage les scientifiques du monde entier à réinterpréter leurs données et leurs découvertes antérieures.

Bjerrum espère que cela stimulera la recherche dans le monde entier. « Il existe de nombreuses sections de recherche dans le monde, y compris aux États-Unis et en Chine, qui ont fait de nombreuses recherches sur ce sujet, dont les résultats antérieurs peuvent apporter de nouveaux détails importants s’ils sont interprétés sur la base que l’oxygène n’a pas conduit le développement de la vie », a-t-il déclaré.

Si ce n’était pas le niveau d’oxygène, qu’est-ce que c’était ?

Cela soulève la question suivante : si ce n’est pas de l’oxygène, alors qu’est-ce qui a causé la prolifération de la vie complexe lors de l’explosion d’Avalon ? Peut-être que la réponse ne réside pas dans une abondance d’oxygène mais plutôt dans sa rareté. Selon Bjerrum, il est possible que ces premiers organismes aient bénéficié des faibles niveaux d’oxygène, car la chimie de l’eau protégerait naturellement leurs cellules souches.

Cette hypothèse établit des parallèles avec la recherche moderne sur le cancer et l’étude des cellules souches humaines et animales. « Nous savons que les animaux et les humains doivent être capables de maintenir de faibles concentrations d’oxygène afin de contrôler leurs cellules souches et, ce faisant, de se développer lentement et durablement. Avec trop d’oxygène, les cellules se développeront et, dans le pire des cas, muteront sauvagement et périront. Il est loin d’être inconcevable que ce mécanisme s’appliquait à l’époque », a conclu Bjerrum.

Les découvertes des chercheurs ont été corroborées par des preuves fossiles provenant de trois chaînes de montagnes différentes à travers le monde : les monts Oman à Oman, les monts Mackenzie dans le nord-ouest du Canada et la région des gorges du Yangtsé dans le sud de la Chine. L’équipe a utilisé les isotopes du thallium et de l’uranium trouvés dans ces anciennes montagnes pour calculer les niveaux d’oxygène depuis l’explosion d’Avalon.

Alors que nous plongeons plus profondément dans le passé lointain de notre planète, nous continuons à affiner et à remodeler notre compréhension du voyage fascinant de la vie sur Terre.

En savoir plus sur la Terre primordiale et les premiers niveaux d’oxygène

La Terre primordiale, ou la Terre primitive, fait référence à la période de l’histoire de notre planète qui s’étend de sa formation il y a environ 4,54 milliards d’années au début de la période cambrienne, il y a environ 541 millions d’années.

Cette vaste étendue de temps, connue sous le nom d’éon précambrien, est subdivisée en éons hadéen, archéen et protérozoïque.

Hadean Eon (il y a 4,6 à 4,0 milliards d’années)

La Terre a commencé à se former dans l’éon Hadéen, il y a environ 4,54 milliards d’années, dans le disque de poussière et de gaz (disque protoplanétaire) entourant le jeune Soleil. Le processus impliquait des collisions et une coalescence de débris cosmiques, formant finalement la Terre.

Pendant l’éon Hadéen, la jeune planète était extrêmement instable et inhospitalière. Il était probablement recouvert de roche en fusion en raison du bombardement constant d’autres corps célestes et de la chaleur intense de la désintégration radioactive. Cette période a vu la formation de la croûte terrestre initiale et des premiers océans (de magma).

La Lune s’est également formée au cours de cette période, probablement à la suite d’une collision massive entre la Terre et un objet de la taille de Mars, souvent appelé Theia.

Archéen Eon (il y a 4,0 à 2,5 milliards d’années)

L’éon archéen est caractérisé par la formation de la croûte continentale terrestre. La surface en fusion s’est refroidie pour former une croûte solide et l’eau a commencé à se condenser et à former les premiers océans. La vie a commencé à apparaître pendant cette période.

L’atmosphère de la Terre archéenne était très différente de ce que nous avons aujourd’hui. Il était principalement composé de méthane, d’ammoniac, de vapeur d’eau et de dioxyde de carbone, avec très peu ou pas d’oxygène libre.

Il y a environ 3,5 milliards d’années, des formes de vie simples, telles que les procaryotes (cellules sans noyau), ont commencé à apparaître. Cela inclut les cyanobactéries, anciennement appelées algues bleu-vert. Ces organismes étaient importants car ils utilisaient la lumière du soleil pour fabriquer de la nourriture – un processus connu sous le nom de photosynthèse – et ont commencé à produire de l’oxygène en tant que déchet.

Eon protérozoïque (il y a 2,5 milliards – 541 millions d’années)

Jusqu’à cette étude récente, on croyait généralement que l’éon protérozoïque avait vu une augmentation spectaculaire des niveaux d’oxygène dans l’atmosphère terrestre. Cet événement était connu sous le nom de Grand événement d’oxygénation. Cela s’est produit en raison de la production continue d’oxygène par les cyanobactéries.

On pense que les niveaux d’oxygène ont joué un rôle essentiel dans la formation de la vie sur Terre. Cela a conduit à la formation de la couche d’ozone, qui protège la surface de la planète des rayons ultraviolets nocifs, permettant aux formes de vie d’habiter la terre. Cela a également permis à des organismes multicellulaires plus complexes d’évoluer.

Cette époque a également vu la formation de supercontinents, qui se sont ensuite séparés et ont commencé à ressembler à la configuration moderne de nos continents.

Vers la fin de l’éon protérozoïque, il y a environ 800 à 600 millions d’années, la Terre a connu des événements de glaciation extrêmes connus sous le nom de « Snowball Earth », où la planète entière a peut-être été engloutie dans la glace.

Émergence d’une vie complexe lors de l’explosion d’Avalon

L’éon précambrien s’est terminé avec le début de la période cambrienne, marquée par «l’explosion cambrienne» de la vie. Cette période, commençant il y a environ 541 millions d’années, a vu une augmentation rapide de la complexité des formes de vie et l’émergence de la plupart des grands groupes d’animaux que nous connaissons aujourd’hui.

Bien qu’elle couvre près de 90 % de l’histoire de la Terre, l’ère précambrienne est moins connue que les périodes qui la suivent. C’est en grande partie parce que les archives géologiques de cette époque ont été fortement métamorphosées et que les fossiles de cette époque sont rares. Cependant, ce que nous savons brosse un tableau fascinant d’un monde qui était très différent de la Terre que nous habitons aujourd’hui.

En savoir plus sur l’explosion d’Avalon

L’explosion d’Avalon, qui a eu lieu il y a environ 575 à 565 millions d’années, est remarquable pour l’émergence d’un large éventail de grands organismes complexes, collectivement connus sous le nom de biote édiacarien.

Ces formes de vie étaient incroyablement diverses, différant considérablement des formes de vie qui existent aujourd’hui, et elles ne s’intègrent pas parfaitement dans nos catégories actuelles d’animaux, de plantes ou de champignons.

Dickinsonia

L’une des formes de vie les plus célèbres de la période édiacarienne est Dickinsonia. Il s’agissait d’organismes de forme ovale pouvant atteindre jusqu’à un mètre de long. Ils semblaient avoir des segments ou des unités courant longitudinalement le long de leur corps. Que Dickinsonia soit un animal, un type de champignon ou un groupe complètement séparé de formes de vie est toujours un sujet de débat parmi les scientifiques.

Charnie

Charnia est une autre forme de vie emblématique de l’Édiacarien. Il avait une apparence de fronde, avec des branches sortant d’une tige centrale. Cette créature était ancrée au fond de la mer et absorbait probablement les nutriments directement de l’eau qui l’entourait. Comme Dickinsonia, la classification exacte de Charnia est incertaine.

Spriggine

Spriggina était un petit organisme à symétrie bilatérale qui aurait pu être un arthropode précoce. Il avait un corps segmenté et on suppose qu’il aurait pu être l’un des premiers prédateurs.

Organismes fractals

Il y avait aussi de nombreux organismes édiacariens qui montraient un motif fractal dans leur structure corporelle, ce qui signifie qu’ils avaient des motifs répétés à différentes échelles. Ceux-ci incluent les rangeomorphes, tels que Charniodiscus et Rangea, et les erniettomorphes, comme Ernietta.

Autres organismes édiacariens

De nombreux autres organismes de cette période sont difficiles à catégoriser. Certains, comme Tribrachidium, étaient radialement symétriques avec trois bras, tandis que d’autres, comme Kimberella, présentent des similitudes possibles avec les mollusques modernes.

La plupart des formes de vie édiacariennes avaient un corps mou, ce qui rend leur conservation dans les archives fossiles tout à fait remarquable. Les relations exactes de ces organismes avec les groupes modernes sont encore incertaines.

Les recherches sur ces formes de vie énigmatiques se poursuivent. Ils représentent une phase importante de l’évolution de la vie sur Terre, remplissant les mers d’organismes multicellulaires divers pour la première fois dans l’histoire de la Terre.