De minuscules fossiles qui ont passé près de deux milliards d’années piégés dans des morceaux de roches anciennes nous fournissent la première preuve de la photosynthèse sur Terre.
Dans la Formation McDermott, dans le désert du nord de l'Australie, les petites structures sont appelées Thylakoïdes Il a été découvert dans ce que l'on pense être un fossile Cyanobactéries Elle remonte à 1,75 milliard d'années.
Ces structures se trouvent dans les cellules des organismes photosynthétiques d'aujourd'hui et contiennent le pigment chlorophylle utilisé pour absorber la lumière pour la photosynthèse.
Cela signifie que les microfossiles représentent la plus ancienne preuve directe de la photosynthèse, nous donnant une nouvelle limite inférieure sur l'âge d'émergence des cyanobactéries à thylakoïdes et un nouvel outil pour comprendre les premiers écosystèmes de la Terre et comment la vie a émergé sur notre planète.
« Notre étude fournit des preuves directes de l'existence de cyanobactéries métaboliquement actives qui effectuent la photosynthèse anoxique. » écrit une équipe dirigée par la microbiologiste Catherine Demoulin De l'Université de Liège.
Les résultats suggèrent qu’une analyse détaillée d’autres fossiles pourrait identifier des structures plus similaires, identifiant le moment où les structures photosynthétiques ont été dévorées et alimentées par les premières formes de cellules d’algues complexes.
La photosynthèse, qui utilise la lumière du soleil pour convertir l'eau et le dioxyde de carbone en glucose et en oxygène, peut sembler être quelque chose que les plantes et les algues se font discrètement, mais c'est la base de la survie de presque tous les êtres vivants.
Non seulement les organismes photosynthétiques constituent la base de la plupart des réseaux alimentaires, mais leurs processus métaboliques remplissent l’atmosphère de l’oxygène respirable dont la plupart d’entre nous ont besoin pour survivre.
Nous savons qu’au début de l’histoire de la Terre, peu d’oxygène flottait librement dans l’atmosphère et les océans. Cependant, diverses preuves géochimiques révèlent que les niveaux d’oxygène ont soudainement augmenté Il y a environ 2,4 milliards d'années Ce qu’on appelle le grand événement d’oxydation. On ne sait pas exactement pourquoi, mais une possibilité est l’émergence d’organismes photosynthétiques.
La plus ancienne preuve incontestée de microfossiles de cyanobactéries est un organisme appelé Eoentophysalis belcherensismême daté Il y a 2,018 milliards d'années. Mais les fossiles sont souvent difficiles à interpréter et leur structure interne ne reste pas toujours intacte. Toutes les cyanobactéries ne contiennent pas de thylakoïdes.
Demoulin et ses collègues ont utilisé différentes techniques microscopiques à haute résolution pour explorer les structures externes et internes des microfossiles d'une espèce connue sous le nom de Navifosa magenensisOn pense qu’il s’agit de cyanobactéries. Dans les corps d’organismes unicellulaires de deux classes fossiles, ils ont trouvé des membranes thylakoïdes.
Ces fossiles provenaient de la formation de Grassy Bay au Canada et dataient d'il y a jusqu'à 1,01 milliard d'années ; et la Formation McDermott, qui remonte à 1,75 milliard d'années. Cela prolonge les archives fossiles des thylakoïdes jusqu'à 1,2 milliard d'années – et signifie que la photosynthèse oxygénée doit avoir évolué avant cette date.
Mais ce que nous ne savons pas encore, c'est s'ils ont évolué au fil du temps pour contribuer au grand événement d'oxydation. Seule la découverte d’anciens fossiles et leur étude attentive peuvent nous apporter une réponse à cette question pressante.
« Découverte de thylakoïdes conservés en leur sein n. Magensis Les données rapportées ici fournissent une preuve directe d'un âge minimum il y a environ 1,75 milliard d'années pour la différence entre les bactéries portant des thylakoïdes et les cyanobactéries ne contenant pas de thylakoïdes. Les chercheurs écrivent.
« Nous prévoyons que des analyses ultrastructurales similaires de microfossiles bien préservés pourraient élargir les archives géologiques des organismes photosynthétiques oxygénés, les premiers écosystèmes anoxiques dans lesquels des cellules complexes ont évolué. »
La recherche a été publiée dans nature.