Premières traces de vie
Introduction:
Des arguments directs:
Les plus vieux micro-fossiles ont été trouvés, associés à des stromatolithes fossilisés, en Australie (Pilbara oriental) et en Afrique du Sud (Barberton). Ils sont vieux de 3,45 milliards d'années. Ces traces de vie se présentent sous forme de cyanobactéries filamenteuses vraisemblablement photo autotrophes, c'est à dire capable de former de la matières organiques à partir du CO2 atmosphérique. Onze Taxa ont été découverts en Australie ce qui indique que la vie était déjà diversifiée à cette époque. Voir le PPS du muséum
Photographie: Jean-François Moyen (Université de Stellenbosch - Afrique du Sud)
La photographie ci-dessus montre des stromatolithes parmi les plus vieux au monde (Trendall locality, Strelley pool cherts (3,43 Milliards d'années)). Pour en savoir plus sur les stromatolithes...
C'est dans les roches sédimentaires de Barberton en Afrique du sud et du Pilbara en Australie (roches sédimentaires les plus anciennes vieilles de 3,3 à 3,5 Ga) que l'on trouve les premières traces de vie procaryote. Ces organismes présentent des ressemblances avec des procaryotes actuels. Ils ont construit des mattes bactériennes ou biofilms à la surface des sédiments déposés dans les bassins peu profonds et dans la zone littorale.
Ces procaryotes fossiles forment des colonies de quelques individus à plusieurs dizaines d'individus, voire des centaines. En général, les organismes sont associés à des polymères (des polysaccharides ou extracellular polymeric substances - EPS) en forme de filaments fins ou de pellicules. La masse gélatineuse du biofilm sert de protection aux organismes et leur permet de réguler les conditions de pH et les concentrations en minéraux dissous dans leur micro-environnement.
L'activité microbienne de ces premiers procaryote a aussi aboutit à la construction de microbilatites que sont les stromatolithes. Les stromatolithes spectaculaires du Protérozoïque sont inconnus à l’époque de l’Archéen inférieur, en revanche, il y plusieurs types de stromatolithes de petites dimensions:
Hofmann et al. ont décrit des structures coniques, hautes de 5 à 7 cm et larges de 8 à 10 cm, sur le site de North Pole au Pilbara; Westall et al. ont trouvé de petits stromatolithes en forme de dôme dans une autre localité du North Pole ; des stromatolithes de grande longueur d’onde, avec de faibles amplitudes, ont été décrites à Barberton par Byerly et al. . Même s'il existe des risques d’interprétation liés à des structures de forme « stromatoloïde » formées par des processus hydrothermaux non biologiques, au moins dans les cas décrits par Westall et al. et Byerly et al. , les stromatolithes ont des textures clairement d’origine biologique.
Des arguments indirects:
Les roches sédimentaires les plus anciennes découvertes au Sud-Ouest du Groënland (3,8 milliards d'années pour le site d'Isua et 3,85 pour le site d'Akilia) renferment des Kérogènes qui sont des molécules organiques complexes. La proportion des isotopes 12 et 13 du carbone organique est troublante et pourrait témoigner d'une origine biologique. En règle générale, les molécules biologiques issues de la photosynthèse sont caractérisées par un enrichissement en 12C par rapport aux carbonates minéraux. Le rapport 12C/13C s'élève à 88.99 pour les carbonates marins et une valeur comprise entre 90.8 et 92.4 pour les molécules organiques biologiques. Ce rapport est de 90.2 pour le sédiment d'Isua et de 92.4 pour celui d'Akilia. Ces valeurs suggèrent sans le prouver l'existence d'une activité biologique photosynthétique responsable de cette déviation, donc d'une vie primitive il y a 3,85 milliards d'années.
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Remarques: D'après de nouvelles données, les roches d'Akilia, dans lesquelles les grains d'apatite ont été trouvés, auraient été mal datées et pourraient dater de -1 milliard d'années. Dans ce cas, les plus anciennes traces d'activité biologique , datées à -3,7 milliards d'années, seraient des globules de graphites enrichis en 12C (Rosing 1999).
D'autre part, "jusqu’à récemment, les cherts (silex), les banded iron formations (BIFS - formation de roches de fer rubané), les turbidites et les conglomérats du complexe Isua/Akilia dans le Sud-Ouest du Groenland , d’âge compris entre 3,7 et 3,8 Ga, étaient considérés comme les sédiments terrestres les plus anciens . Pourtant, une série de nouveaux travaux de terrain et de laboratoire ont démontré que les « sédiments » de Isua/Akilia, un terrain hautement métamorphisé, parfois jusqu’au faciès granulite, n’étaient pas des éléments sédimentaires . Les sédiments les plus anciens connus à ce jour se trouvent donc dans les ceintures de roches rubanées de Barberton dans l’Est de l’Afrique du Sud (à la frontière avec le Swaziland) et dans le Nord-Ouest de l’Australie, dans le Pilbara .
Ces roches sont généralement peu métamorphisées (faciès prehnite-pumpellyite et parfois schistes vertes) et extrêmement bien conservées. Les informations que ces sédiments mous nous fournissent concernant les conditions environnementales de la Terre primitive, décrites plus haut, indiquent un environnement extrême, comparé aux conditions de la Terre actuelle : des terres émergées de taille réduite ressemblant à l’Islande, avec des bassins peu profonds (voire des lagunes), des températures plus élevées (jusqu’à 85 °C), une forte activité volcanique et hydrothermale, une atmosphère dominée par le CO2 (avec d’autres gaz comme par exemple CH4, N2, H2O sous forme vapeur ....), et un flux élevé de rayons UV (probablement en partie absorbé par la présence d’aérosols et de méthane d’origine volcanique)." Frances Westall (27 mai 2005) Directrice du GDR d'exobiologie créé par le CNRS".
En conclusion:
À la date d’aujourd’hui, nous ne disposons d’aucune roche contenant l’histoire des premiers pas de la vie jusqu’à l’apparition de LUCA (Last Universal Common Ancestor). Les résultats décrits ici concernent les premiers témoignages de la vie fossile. Ils démontrent que, si la vie terrestre n’rsquo;est apparue qu’après le dernier impact délétère (entre 4,0 et 3,85 Ga), elle a dû se répandre et se diversifier rapidement. Pourtant, à partir de cette vie anaérobie, vieille de presque 3,5 Ga, il a fallu attendre plus de 500 Ma pour voir apparaître l’étape suivante - l’évolution de la photosynthèse oxygénique.
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