Les organismes les plus anciens jamais découverts sur Terre présentent une diversité et une complexité éblouissantes

Des scientifiques de l’UC Santa Barbara et de l’Université McGill ont mis en lumière une collection de microfossiles bien préservés, dévoilant une diversité surprenante des organismes eucaryotes les plus anciens qui existaient il y a 1,64 milliard d’années.

Cette recherche détaille une période critique de l’histoire évolutive des eucaryotes, un domaine majeur de la vie qui comprend les plantes, les animaux, les champignons et divers autres organismes dotés de structures cellulaires complexes.

Étudier les organismes eucaryotes les plus anciens

L’auteur principal, Leigh Anne Riedman, chercheuse adjointe au Département des sciences de la Terre de l’UCSB, a souligné l’importance de ces résultats.

« Ce sont parmi les eucaryotes les plus anciens jamais découverts », a déclaré Riedman. « Pourtant, même dans ces premiers disques, nous constatons beaucoup de diversité. »

Cela remet en question la croyance selon laquelle les premiers eucaryotes étaient relativement uniformes, avec une diversification significative se produisant beaucoup plus tard, il y a environ 800 millions d’années.

Collecter des fossiles sous terre

L’exploration de l’équipe a commencé dans l’Outback australien fin 2019. Riedman a collecté environ 430 échantillons provenant de huit carottes forées par une société de prospection, maintenant stockées dans la bibliothèque du Northern Territory Geological Survey.

Les carottes sélectionnées couvraient environ 500 mètres de stratigraphie, encapsulant environ 133 millions d’années d’histoire géologique, en mettant l’accent sur une période de dépôt intense durant environ 15 millions d’années.

Le retour de Riedman aux États-Unis avec des échantillons de schiste et de mudstone a marqué le début d’un processus d’analyse intensif.

Ces vestiges d’un ancien écosystème côtier, alternant vasières peu profondes et lagons côtiers, détenaient la clé de la compréhension de la vie eucaryote primitive.

Une application minutieuse d’acide fluorhydrique a dissous la roche environnante, laissant derrière elle de précieux microfossiles pour un examen microscopique.

« Nous espérions trouver des espèces présentant des caractéristiques intéressantes et différentes de leurs parois cellulaires », a expliqué Riedman. Ces caractéristiques pourraient fournir des informations sur les activités cellulaires de ces premières formes de vie.

Cependant, comme l’a noté Riedman, il serait difficile de tirer des conclusions définitives sur l’intérieur des cellules, étant donné que les fossiles n’ont conservé que l’extérieur des cellules.

Une diversité et une complexité remarquables

L’équipe, émerveillée par leurs découvertes, a identifié 26 taxons, dont 10 espèces jusqu’alors inconnues. Ces fossiles présentaient des structures complexes, telles que des preuves de cytosquelettes et de vésicules internes, peut-être des précurseurs des corps de Golgi modernes trouvés dans les cellules eucaryotes.

De plus, certains microbes présentaient des parois cellulaires complexes composées de fibres liées, suggérant en outre des structures cellulaires avancées.

Parmi les découvertes intrigantes figuraient des cellules dotées de minuscules trappes, signe de processus biologiques sophistiqués. On pense que ces trappes ont été utilisées par des microbes pour former des kystes dans des conditions défavorables, nécessitant un mécanisme spécialisé pour se rouvrir.

« Si vous souhaitez produire une enzyme qui dissout votre paroi cellulaire, vous devez être très prudent quant à la manière dont vous utilisez cette enzyme », a expliqué Leigh Anne Riedman, soulignant la complexité inattendue de ces premières formes de vie.

Cette découverte indique que de telles capacités sophistiquées étaient présentes bien plus tôt qu’on ne le pensait auparavant.

Evolution des organismes eucaryotes les plus anciens

Susannah Porter, co-auteur et professeur de sciences de la Terre à l’UC Santa Barbara, a noté : « L’hypothèse a toujours été que c’était à peu près à l’époque où les eucaryotes sont apparus. Et maintenant, nous pensons que les gens n’ont tout simplement pas exploré les roches plus anciennes.

Cette révélation suggère que l’histoire des eucaryotes sur Terre pourrait remonter plus loin qu’on ne le pensait auparavant.

Leur étude fait partie d’un projet plus large visant à comprendre les conditions environnementales et les adaptations des premiers eucaryotes.

Riedman et Porter souhaitent particulièrement déterminer si ces organismes ont prospéré dans des environnements oxygénés ou anoxiques.

La présence d’un métabolisme aérobie ou de mitochondries impliquerait une acquisition précoce de ces organites, offrant un avantage évolutif significatif.

Regarder en arrière pour avancer

Alors que Riedman et Porter poursuivent leurs recherches, y compris des études sur des échantillons encore plus anciens d’Australie occidentale et du Minnesota, ils visent à fournir un compte rendu plus détaillé de la diversité des eucaryotes au fil du temps.

Des collaborations avec des géochimistes de l’Université McGill sont également en cours, axées sur les niveaux d’oxygène et les habitats préférés de ces organismes anciens.

« Ces résultats nous incitent à rechercher du matériel plus ancien, des eucaryotes plus anciens, car ce n’est clairement pas le début des eucaryotes sur Terre », a déclaré Riedman, appelant à une enquête plus approfondie sur les origines de ces formes de vie complexes.

En résumé, cette recherche importante remet en question les croyances antérieures sur l’uniformité et la diversification ultérieure des premiers eucaryotes, certains des organismes les plus anciens de la Terre. L’exploration de l’équipe a mis au jour des preuves de structures cellulaires sophistiquées, telles que des cytosquelettes et des vésicules internes, dans d’anciennes cellules eucaryotes.

Ces découvertes, dérivées d’anciens vestiges d’écosystèmes côtiers, offrent de nouvelles informations sur l’évolution précoce de la vie et incitent à des recherches plus approfondies sur des échantillons géologiques encore plus anciens.

L’étude complète a été publiée dans la revue Articles en paléontologie.

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