Opening Lecture

Origine de la Vie :
Un nouveau chapitre sous les pieds de Darwin, vieux de 2,1 milliards d’années

Prof. Abderrazak EL ALBANI
Université de Poitiers-UMR-IC2MP 7285
abder.albani@univ-poitiers.fr

 

Darwin s’étonnait, il y a plus d’un siècle et demi que l’on trouvât en abondance des fossiles d’êtres vivants déjà complexes dans les roches du Pays de Galles (Cambrien) et absolument rien dans celles sur lesquelles elles reposaient. Il lui semblait impossible que la Terre au Précambrien (plus que 542 millions d’années) ait été totalement dépourvue de vie. L’énigme resta entière jusqu’en 1946 au moment où R.C. Sprigg, un géologue chargé par le gouvernement australien de rechercher des gisements de plomb, fasse une découverte retentissante dans les collines d’Ediacara. Là, dans des grès datant  du Néoprotérozoïque (635–542 Ga), se trouvaient d’étranges fossiles macroscopiques. A l’évidence, des organismes multicellulaires moins complexes que ceux du Cambrien avaient bel et bien peuplé les rivages marins pendant des millions d’années. Au-delà, dans la nuit des temps, seuls des êtres monocellulaires étaient capables de vivre et de se développer. Voilà ce qui est admis et enseigné dans toutes les universités du monde. Bien entendu, les connaissances se sont affinées par la convergence des données géochimiques et la mise au point des horloges moléculaires. Ainsi a-t-on pu déterminer l’âge de l’apparition des premiers eucaryotes (cellules possédant un noyau) vers 1,8 milliards d’années. Avant cela, seules les bactéries et les archées (procaryotes) prospéraient dans tous les milieux marins ou continentaux  où elles trouvaient substances et énergie. On estime, pour les plus optimistes, qu’elles seraient apparues vers 3,8 milliards d’années dans les océans d’une Terre encore très jeune mais les fossiles avérés les plus anciens (stromatolites) datent de 3,45 milliards d’années.

Que savons-nous concrètement? L’histoire de la vie entre sa première apparition, il y a environ trois milliards et demi d’années (époque archéenne), et "l’explosion cambrienne", autour de 550 millions d’années, est très peu connue. Mais c’est au cours de cette période, appelée Protérozoïque, que la vie se diversifie: aux micro-organismes unicellulaires ayant une simple membrane mais privés de noyau - les procaryotes - s’ajoutent les eucaryotes, organismes uni- ou pluricellulaires à organisation et métabolisme plus complexes et de plus grande taille, caractérisés par des cellules qui, comme les nôtres, possèdent un noyau contenant l'ADN. Cette phase extraordinaire de l’histoire de la vie de notre planète, qui passionne tant géologues, biologistes, paléontologues et géochimistes, est malheureusement mal documentée par le registre fossile et l'interprétation de ses rares traces, notamment des niveaux sédimentaires du Mésoprotérozoïque (1,6-1 milliard d’années), est l’objet de discussions animées entre spécialistes. En 2010 et 2014, un consortium international, avait déjà apporté une contribution majeure à l’histoire de la vie multicellulaire macroscopique, la vieillissant de plusieurs centaines de millions d’années [1, 2].

Plus récemment (voir communiqué de presse du CNRS), la même équipe pluridisciplinaire a pu mettre en évidence les plus vieilles traces fossiles de déplacement, datées de 2,1 milliards d’années (alors que les précédentes avaient 550 millions d’années) [3]. Elles ont été découvertes dans le gisement fossilifère gabonais qui avait déjà révélé les plus vieux organismes multicellulaires. Cette découverte est venue conforter le registre biologique existant et montrer que les conditions environnementales, en lien avec le rôle de l’oxygène [4]. ont pu contribuer à la mise en place d’une sorte d’innovation biologique permettant ainsi le  perfectionnement  du vivant.

Jusqu'à présent, on retenait qu'avant deux milliards d'années la Terre était peuplée uniquement de microbes. Mais les fossiles découverts au Gabon montrent que quelque chose de radicalement nouveau survint à cette époque, surtout grâce à la mise en place de conditions environnementales favorables en lien avec la dynamique de l’oxygène : des cellules avaient commencé à coopérer pour former des unités plus complexes et plus grandes. A partir de ce moment, la voie s'est ouverte à de nouvelles expériences évolutives qui transformeront la biosphère en l'enrichissant d'organismes qui jouent encore aujourd'hui un rôle majeur dans la biodiversité. C’est ainsi que l’on pourrait penser  que l’histoire de l’évolution ne suit pas une trajectoire linéaire et/ou graduelle mais un cheminement saccadé en marche d’escalier. Quand les conditions sont réunies (oxygène et nutriments) alors la vie explose. Dans le cas contraire  on assiste à une crise biologique. Naturellement et heureusement, la vie s’en sort toujours renforcée…

Références

[1]  El Albani A., Bengtson S., Canfield D.E., Bekker A., Macchiarelli R., Mazurier A., Hammarlund E., Boulvais P., Dupuy J.-J., Fontaine C., Fürsich F.T., Gauthier-Lafaye F., Janvier P., Javaux E., Ossa Ossa F., Pierson-Wickmann A.-C., Riboulleau A., Sardini P., Vachard D., Whitehouse M. & Meunier A. (2010) Large colonial organisms with coordinated growth in oxygenated environments 2.1 Gyr. ago. Nature, Juillet 2010.

[2]  El Albani A, Bengtson S., Canfield D.E, Riboulleau A, Rollion-Bard C, et al. (2014) The 2.1 Ga Old Francevillian Biota: Biogenicity, Taphonomy and Biodiversity. PLOS ONE 9(6) 1-18: doi:10.1371/journal.pone.0099438;

 [3]  El Albani A., Mangano G., Buatois L., Bengtson S., Riboulleau A., Bekker A., Konhauser A., Lyons T., Rollion-Bard C., Bankole O., Lekele Baghekema S., Meunier A., Trentesaux A., Mazurier A., Aubineau A., Laforest C., Fontaine C., Recourt Ph., Chi Fru E., Macchiarelli R., Reynaud J-Y, Gauthier-Lafaye F., Canfield D.E. (2019). Organism motility in an oxygenated shallow-marine environment 2.1 billion years ago. Proceeding of National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). (February 11). doi: 10.1073/pnas.1815721116

[4]  Canfield D.E., Ngombi Pemba L., Hammarlund E., Bengtson S., Chaussidon M., Gauthier-Lafaye F.,Meunier A., Riboulleau A., Rollion Bard C., Rouxel O., Asael D., Pierson-Wickmann A.C & El Albani A. (2013). Oxygen dynamics in the aftermath of the Great Oxidation of the Earth’s atmosphere. Proceeding of National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS).

 


Le site à macro-fossiles de 2,1 Ga affleurant près de la ville de Franceville, au Gabon (© El Albani)

 


Les restes fossilisés des macro-organismes coloniaux du Gabon 

 


Reconstruction virtuelle (par microtomographie) de la morphologie externe (à gauche) et interne (à droite) de trois spécimens fossiles du site gabonais 

 


Reconstruction virtuelle 3D (par microtomographie) de la morphologie externe et interne de spécimens fossiles illustrant des traces de mouvements au sein de la roche. Les flèches blanches indiquent les trajectoires du mouvement. Les flèches jaunes indiquent les lits de voiles bactériens.

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