Des preuves de la photosynthèse, il y a 1,75 milliard d’années

Des structures photosynthétiques ont été observées dans des cellules fossilisées vieilles de 1,75 milliard d’années. Un record.

Ces structures appelées thylakoïdes ont été repérées dans des microfossiles de cyanobactéries (Navifusa majensis) découverts dans la formation McDermott en Australie par la paléobiologiste Catherine Demoulin et ses collègues de l’Université de Liège en Belgique.

Un thylakoïde ressemble à une vésicule sphérique aplatie. C'est comme un espace entouré par une membrane à l'intérieur d'une cellule, explique le biologiste David Morse, de l’Institut de recherche en biologie végétale associé à l’Université de Montréal, qui n’a pas participé à l’étude.

C’est dans ces sphères aplaties que se trouve toute la machinerie photosynthétique, ajoute le scientifique.

En règle générale, les bactéries ne possèdent pas de membrane interne. Mais les cyanobactéries sont une grosse exception à la règle! note le scientifique, qui juge ces travaux convaincants.

On voit clairement dans les micrographies une cellule avec plusieurs lignes à l'intérieur. On n’observe pas ce type de structures ailleurs que dans des cellules avec des thylakoïdes.

Le rôle des cyanobactéries pourvues de thylakoïdes est considéré par plusieurs biologistes comme crucial dans la survenue, il y a 2,4 milliards d’années, de la grande oxygénation de l’atmosphère terrestre qui a profondément bouleversé l’évolution de la vie précoce sur la planète.

Mais cette hypothèse n’a toujours pas été vérifiée dans le registre fossile par la découverte de preuves physiques qui confirmerait cette chronologie.

Il existe une discordance entre le moment où la concentration d'oxygène commence à monter sur Terre et l'apparition dans le registre fossile d’organismes avec des thylakoïdes, explique David Morse, de l’Institut de recherche en biologie végétale.

Plus près de la grande oxygénation

En fait, jusqu’à maintenant, les plus anciens fossiles de thylakoïdes connus dataient de 550 millions d’années. Ceux que nous avons identifiés permettent donc de repousser les archives fossiles de 1,2 milliard d’années, explique la paléobiologiste Emmanuelle Javaux.

Il n'est donc toujours pas possible d'établir un lien de cause à effet entre les thylakoïdes et la grande oxygénation, remarque David Morse.

Comme les plus vieux fossiles avec thylakoïdes datent de 550 millions d’années et que l'oxygène a commencé à monter il y a 2,4 milliards d’années, on ne peut pas prouver quoi que ce soit.

Mais les récentes découvertes nous rapprochent d’une preuve de l’implication des cyanobactéries avec thylakoïdes dans l’accumulation d’oxygène dans l’atmosphère terrestre.

Mais la chronologie de l’origine de la photosynthèse oxygénique et le type de cyanobactéries impliquées durant la grande oxygénation restent débattus, indique David Morse.

Une autre source aurait-elle causé l’augmentation de l’oxygène, comme des proto-cyanobactéries inconnues de la science?

Selon M. Morse, la découverte décrite dans l’étude publiée dans la revue Nature (Nouvelle fenêtre) (en anglais) permet d’entrevoir la possibilité de découvrir des thylakoïdes dans des cyanobactéries fossiles plus anciennes encore.

Et ainsi établir une fois pour toutes le rôle des thylakoïdes dans l’accumulation massive d’oxygène sur la Terre. On s’approche de plus en plus du chiffre magique de 2,4 milliards d'années, remarque David Morse.

Emmanuelle Javaux rappelle que la vie microscopique constitue la forme de vie la plus diversifiée et la plus abondante sur Terre depuis l’origine de la vie. Étudier ses archives fossiles avec de nouvelles approches permet de comprendre comment la vie a évolué depuis au moins 3,5 milliards d'années. Certaines de ces recherches nous expliquent même comment rechercher des traces de vie au-delà de la Terre, conclut-elle.