Les graisses primitives dévoilent des êtres vivants d'un monde antérieur
Des stéroïdes ont été trouvés dans des roches anciennes, ce qui indique que les ancêtres des eucaryotes vivaient déjà il y a environ 1,6 à 0,8 milliard d'années.
Bactéries, archées et eucaryotes : La vie sur Terre est traditionnellement divisée en ces trois domaines. Les organismes multicellulaires tels que les plantes, les champignons et les animaux, qui possèdent des cellules plus complexes avec un véritable noyau, font partie des eucaryotes. Mais quand les premiers eucaryotes ont-ils vécu sur terre ? Les plus anciens microfossiles découverts proviennent de roches australiennes datant d'environ 1,5 milliard d'années et ont été identifiés par des analyses micropaléontologiques comme des restes d'algues. Mais les analyses biochimiques sont beaucoup plus difficiles. Jusqu'à présent, elles ont seulement permis de prouver que des ancêtres eucaryotes vivaient il y a environ 1000 à 800 millions d'années.
Une équipe internationale de chercheurs a recherché des biomarqueurs fossiles dans des échantillons de roches datant de 1,64 milliard d'années, provenant d'Australie et d'autres pays du monde, et a découvert des stéroïdes primitifs. Ces "protostéroïdes" indiquent qu'un certain nombre d'organismes eucaryotes inconnus vivaient dans des environnements aquatiques il y a 1,6 à 0,8 milliard d'années, comme le montrent les chercheurs dans leur publication dans "Nature".
"Presque tous les eucaryotes produisent des stéroïdes, comme le cholestérol, qui est produit par les humains et la plupart des autres animaux", explique l'un des premiers auteurs de l'étude Benjamin Nettersheim de l'Université de Brême. "Ces molécules lipidiques font partie intégrante des membranes cellulaires eucaryotes, où elles remplissent une multitude de fonctions physiologiques. En recherchant des stéroïdes fossiles dans des sédiments anciens, nous pouvons suivre l'évolution d'une vie de plus en plus complexe", explique le chercheur.
Mais comment trouver de telles molécules dans des roches anciennes ? "Nous avons utilisé une combinaison de techniques pour convertir d'abord différents stéroïdes modernes en leur équivalent fossile ; sinon, nous n'aurions pas su quoi chercher", explique Jochen Brocks, professeur à l'Australian National University, également premier auteur de la publication. Les chercheurs ont négligé ces molécules pendant des décennies parce qu'elles ne correspondaient pas à la grille de recherche typique des molécules. "Une fois que nous avons connu notre cible, nous avons découvert que des dizaines d'autres roches, provenant d'eaux vieilles de plusieurs milliards d'années à travers le monde, étaient parsemées de molécules fossiles similaires", explique Brocks.
Les protostéroïdes découverts indiquent donc que les ancêtres des eucaryotes actuels étaient plus répandus il y a bien plus longtemps que ne le suggéraient les preuves biochimiques précédentes. Selon les auteurs, ces organismes différaient des eucaryotes tels que nous les connaissons aujourd'hui par leur structure cellulaire et peut-être aussi par leur métabolisme. Celui-ci était adapté à un monde où l'atmosphère contenait beaucoup moins d'oxygène qu'aujourd'hui.
Les plus anciens échantillons contenant ce biomarqueur proviennent de la formation de Barney Creek en Australie et sont âgés de 1,64 milliard d'années. Dans les couches rocheuses des 800 millions d'années suivantes, on ne trouve que des molécules fossiles d'urucaryotes, avant que les signatures moléculaires des eucaryotes modernes n'apparaissent pour la première fois au cours de la période dite du Tonium. Selon Nettersheim, "la transformation du Tonium s'avère être l'un des tournants écologiques les plus profonds de l'histoire de notre planète". A cette époque, l'atmosphère terrestre s'est progressivement enrichie en oxygène - un produit du métabolisme des cyanobactéries et des premières algues eucaryotes, qui était toxique pour de nombreux autres organismes. De plus, des glaciations globales se sont produites plus tard et les communautés de protostérols se sont largement éteintes. Les descendants étaient probablement plus aptes à survivre à la chaleur et au froid, ainsi qu'aux rayons UV, et ont remplacé leurs parents d'origine.
Mais l'intérêt de cette découverte ne réside pas seulement dans la détection moléculaire d'eucaryotes beaucoup plus précoce, explique Christian Hallmann, également auteur de l'étude. "Comme le dernier ancêtre commun à tous les eucaryotes modernes, y compris l'homme, était probablement capable de produire des stérols modernes 'normaux', il y a de fortes chances que les eucaryotes responsables de ces signatures rares aient fait partie du tronc de l'arbre évolutif", explique le chercheur du Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ.
Ce "tronc" représente la lignée commune des organismes qui étaient les ancêtres de toutes les branches d'eucaryotes vivant aujourd'hui. Ses représentants ont disparu depuis longtemps, mais des études plus approfondies sur leur nature pourraient permettre de comprendre comment la vie complexe est apparue autrefois, selon les chercheurs.
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Photo de couverture : © Australian National University (créée avec MidJourney by TA 2023) (extrait) Illustration d'une collection d'organismes eucaryotes originaux au fond de l'océan.
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