Diverses formes de vie ont évolué il y a 3,75 milliards d’années – remettant en question la vision traditionnelle du début de la vie

Diverses formes de vie peuvent avoir évolué beaucoup plus tôt qu’on ne le pensait auparavant.

La vie microbienne diversifiée existe sur Terre depuis au moins 3,75 milliards d’années, selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’University College London (UCL) qui remet en question la vision traditionnelle du début de la vie.

La vie microbienne diversifiée existe sur Terre depuis au moins 3,75 milliards d’années, suggère une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’UCLA qui remet en question la vision traditionnelle du début de la vie.

Pour l’étude publiée dans progrès scientifiqueL’équipe de recherche a analysé une roche de la taille d’un poing du Québec, au Canada, dont l’âge est estimé entre 3,75 et 4,28 milliards d’années. Plus tôt tempérer la nature papierDans la roche, l’équipe a trouvé de minuscules fils, boutons et tubes qui semblaient être fabriqués par des bactéries.

Il se compose de filaments ramifiés, parallèles et ramifiés d’hématite rouge, certains contenant des cannelures, des tubes et divers types de sphéroïdes d’hématite. Ce sont les microfossiles les plus anciens de la Terre, qui vivaient au fond de la mer près des bouches hydrothermales, métabolisant le fer, le soufre et le dioxyde de carbone. Ceinture supracrustale de Nuvvuagittuq, Québec, Canada. Crédit : Dominic Babino

Cependant, tous les scientifiques ne s’accordent pas à dire que ces structures – datant d’environ 300 millions d’années, ce qui est généralement accepté comme le premier signe de vie ancienne – étaient d’origine biologique.

Maintenant, après une analyse plus approfondie de la roche, l’équipe a découvert une structure plus grande et plus complexe – un tronc avec des branches parallèles d’un côté d’environ un centimètre de long – ainsi que des centaines de boules déformées, ou ellipsoïdes, ainsi que des tubes et des poils. .

Les chercheurs disent que si certaines structures peuvent être visualisées par des réactions chimiques aléatoires, le tronc « en forme d’arbre » avec des branches parallèles était probablement d’origine biologique, car aucune structure créée par la chimie seule n’a été trouvée.

La strate a biaisé du béton rouge vif d’hématite (une roche riche en fer et en silice), qui contient des microfossiles tubulaires et filamenteux. Ce jaspe est en contact avec de la roche volcanique vert foncé en haut à droite et représente un dépôt de cheminée hydrothermale sur le fond marin. Ceinture supracrustale de Nuvvuagittuq, Québec, Canada. Quart canadien de l’échelle. Crédit : Dr. Babino

L’équipe fournit également des preuves de la façon dont les bactéries obtiennent leur énergie de différentes manières. Ils ont trouvé des produits chimiques minéraux dans les roches compatibles avec d’anciens microbes qui vivaient de fer, de soufre et peut-être aussi de dioxyde de carbone et de lumière grâce à une forme de photosynthèse qui n’incluait pas d’oxygène.

Ces nouvelles découvertes indiquent, selon les chercheurs, qu’un groupe diversifié de vie microbienne a peut-être existé sur la Terre primitive, peut-être 300 millions d’années après la formation de la planète.

Reconstruction par tomodensitométrie tridimensionnelle de sutures torsadées parallèles et parallélogrammes en hématite. (Le rouge et le vert représentent l’hématite à différentes concentrations.) Cela provient d’une crosse de noeud de jaspe dans la formation de Nuvvuagittuq de bandes ferreuses. Crédit : Francesco Iakovillo

L’auteur principal, le Dr Dominic Papineau (UCL Earth Sciences, UCL London Centre for Nanotechnology, Centre for Planetary Science et l’Université chinoise des sciences de la Terre) a déclaré: « En utilisant de nombreuses preuves différentes, notre étude suggère fortement qu’un certain nombre de bactéries différentes étaient présentes sur Terre avant entre 3,75 et 4,28 milliards d’années.

Cela signifie que la vie peut commencer 300 millions d’années après la formation de la Terre. Géologiquement parlant, c’est rapide – environ une rotation du Soleil autour de la galaxie. « 

Ces découvertes ont des implications sur la possibilité d’une vie extraterrestre. Si la vie est relativement rapide à émerger, dans de bonnes conditions, cela augmente les chances de vie sur d’autres planètes.

Pour l’étude, les chercheurs ont examiné des roches de la ceinture supracrustale de Nuvvuagittuq (NSB) du Québec que le Dr Papineau a recueillies en 2008. La NSB, autrefois un morceau de fond marin, contient certaines des plus anciennes roches sédimentaires connues sur Terre, qui auraient été posées A terre à proximité d’un système d’évents hydrothermaux, des fissures dans le fond marin permettent le passage d’une eau riche en fer chauffée par le magma.

Dr.. Dominique Papineau tenant un échantillon de roche estimé à 4,28 milliards d’années. Crédit : UCL / FILMBRIGHT

L’équipe de recherche a découpé la roche en sections d’une épaisseur de papier (100 microns) afin d’observer de près les microstructures fossiles, constituées d’hématite, une forme d’oxyde de fer ou de rouille, et recouvertes de quartz. Ces tranches de roche, coupées avec une scie incrustée de diamants, étaient plus de deux fois plus épaisses que les morceaux précédents coupés par les chercheurs, permettant à l’équipe d’y voir de plus grandes structures d’hématite.

Ils ont comparé les structures et les structures à des fossiles plus récents ainsi qu’à des bactéries oxydant le fer trouvées à proximité des systèmes de ventilation hydrothermale d’aujourd’hui. Ils trouvent l’équivalent moderne de filaments torsadés, de structures ramifiées parallèles et de sphères déformées (ellipsoïdes irréguliers), par exemple, près du volcan sous-marin Loihi près d’Hawaï, ainsi que d’autres systèmes de ventilation dans l’Arctique et l’océan Indien.

En plus d’analyser les échantillons de roche sous divers microscopes optiques et microscopes Raman (qui mesurent la diffusion de la lumière), l’équipe de recherche a également recréé numériquement des sections de la roche à l’aide d’un superordinateur qui a traité des milliers d’images à partir de deux technologies d’imagerie haute résolution. La première technique était la tomographie informatisée, ou micro-imagerie, qui utilise des rayons X pour examiner l’hématite dans les roches. Le second était un faisceau d’ions focalisé, qui boucle de minuscules tranches – 200 nanomètres d’épaisseur – de la roche, à l’aide d’un microscope électronique intégré qui prend une image entre chaque tranche.

Les deux méthodes ont produit des piles d’images utilisées pour créer des modèles 3D de différentes cibles. Les modèles 3D ont ensuite permis aux chercheurs de confirmer que les filaments d’hématite étaient ondulés et tordus, et contenaient du carbone organique, propriétés partagées avec les microbes modernes mangeurs de fer.

Dans leur analyse, l’équipe a conclu que les structures d’hématite ne peuvent pas être créées par la compression et le chauffage de la roche (métamorphose) sur des milliards d’années, notant que les structures semblent être mieux conservées dans le quartz plus fin (moins affecté par le métamorphisme) que le quartz grossier (qui a subi un nouveau métamorphisme). ).

Les chercheurs ont également examiné les niveaux d’éléments de terres rares dans les roches chargées de fossiles et ont découvert qu’ils avaient les mêmes niveaux que d’autres échantillons de roches anciennes. Cela a confirmé que les sédiments du fond marin étaient aussi vieux que les roches volcaniques environnantes et n’étaient pas de plus petites intrusions comme certains l’ont suggéré.

Avant cette découverte, les fossiles les plus anciens signalés précédemment ont été trouvés en Australie-Occidentale et datés de 3,46 milliards d’années, bien que certains chercheurs aient également contesté leur statut de fossiles, arguant qu’ils sont d’origine non biologique.

Référence : « Communautés microbiennes primitives métaboliquement diverses dans les plus anciens fonds marins et jaspes hydrothermaux de la Terre » par Dominic Papino, Zinping Shi, Matthew S Dodd, Francesco Iacovillo, John F. Slack Eric Horie, Paul Schering et Crispin TS Little, 13 avril 2022 , progrès scientifique.
DOI : 10.1126 / sciadv.abm2296

La nouvelle étude comprenait des chercheurs de l’UCL Earth Sciences, de l’UCL Chemical Engineering, de l’UCL London Centre for Nanotechnology, du Planetary Science Center de l’UCL et du Birkbeck College London, ainsi que de l’US Geological Survey, de l’Université Memorial de Terre-Neuve au Canada, de la Carnegie Institution for Sciences, Université de Leeds et Université chinoise des géosciences à Wuhan.

La recherche a reçu le soutien de l’UCL, de Carnegie au Canada, de la Carnegie Institution of Science, de l’Université chinoise des géosciences à Wuhan, de la Fondation nationale des sciences de Chine, de l’Académie chinoise des sciences et du projet 111 en Chine.