De nouvelles recherches menées par l'UC Riverside offrent des informations révolutionnaires sur les premières formes de vie sur Terre en combinant des données géologiques anciennes avec des études génétiques et environnementales modernes, mettant en lumière leur impact évolutif à long terme et leur pertinence pour le changement climatique et l'exploration spatiale.
Une étude de l’UCR pourrait influencer la recherche de vie sur d’autres planètes.
Malgré des années d’études approfondies, de nombreux aspects des origines et de l’évolution précoce de la vie restent un mystère pour les chercheurs. Une étude récente de l’Université de Californie à Riverside a apporté de nouvelles informations, ouvrant la voie à de nouvelles recherches qui pourraient avoir des implications pour la prévision du changement climatique et la recherche de vie extraterrestre.
« Cet article s'efforce d'informer la communauté des sciences de la Terre sur la direction que la recherche doit prendre ensuite », a déclaré Christopher Tino, candidat au doctorat à l'UCR à l'époque de la recherche et premier auteur.
De nombreuses études ont exploré les signes de vie primitive préservés dans des roches anciennes, mais cet article, récemment publié dans la revue Nature Reviews Microbiologieassocie ces données à des études génomiques d’organismes modernes et à des avancées récentes sur l’évolution de la chimie des premiers océans, de l’atmosphère et des continents.
L'article montre comment les premières formes de vie sur Terre — des microbes tels que les bactéries productrices d'O2 et les archées productrices de méthane — ont façonné et ont été façonnées par les changements dans les océans, les continents et l'atmosphère.
« Le message central de tout cela est qu’il est impossible d’examiner une partie des données de manière isolée », a déclaré Timothy Lyons, professeur émérite de biogéochimie à l’UCR et co-premier auteur. « C’est l’une des premières fois que des recherches dans ces domaines sont rassemblées de manière aussi exhaustive pour révéler un récit global. »
De nombreuses structures microbiennes sur les rives du lac Salda en Turquie sont exposées à mesure que le niveau de l'eau baisse, ce qui permet aux scientifiques d'étudier les relations entre la vie et l'environnement qui l'entoure. Crédit : Tim Lyons/UCR
Réunissant des experts en biologie, géologie, géochimie et génomique, l'article détaille le parcours des premières formes de vie sur Terre, depuis leurs premières apparitions jusqu'à leur ascension vers une prédominance écologique. À mesure que leur nombre augmentait, les microbes ont commencé à affecter le monde qui les entourait, par exemple en commençant à produire de l'oxygène via photosynthèse.
Les résultats obtenus dans chaque domaine « concordent souvent de manière remarquable », selon Tino, qui est maintenant chercheur postdoctoral à l’Université de Calgary.
Evolution de la vie microbienne et impact environnemental
L'étude s'intéresse plus particulièrement à la manière dont la vie microbienne a consommé, transformé et dispersé des nutriments essentiels contenant de l'azote, du fer, du manganèse, du soufre et du méthane sur la Terre. Ces voies biologiques ont évolué à mesure que la surface de la Terre changeait radicalement, parallèlement, et parfois à cause, de la vie nouvelle. Des continents ont émergé, le soleil est devenu plus brillant et la planète s'est enrichie en oxygène.
Parce que l’évolution de nouvelles voies biologiques a affecté ces cycles d’éléments, leurs trajectoires nous indiquent quand les premières formes de vie sont apparues, comment elles ont affecté et réagi à l’environnement, et quand elles ont développé des empreintes écologiques à l’échelle mondiale.
Les roches vieilles de plusieurs milliards d’années manquent souvent de fossiles visibles nécessaires pour raconter toute l’histoire, mais cette étude a intégré la chimie de ces roches et les génomes de leurs parents vivants pour former une vue complète de la vie ancienne.
« En substance, nous décrivons les premiers flirts de la Terre avec des microbes capables de modifier l’environnement mondial », a déclaré Lyons, qui est également directeur du Centre d’astrobiologie des Terres alternatives au Département des sciences de la Terre et des planètes. « Il faut comprendre le tableau dans son ensemble pour saisir pleinement le qui, le quoi, le quand et le où les microbes sont passés de la simple existence à un effet significatif sur l’environnement. »
De nombreux chercheurs ont supposé qu’une fois qu’une forme de vie apparaissait sur Terre, elle devenait rapidement prolifique. Ce n’est qu’en réunissant des décennies de recherche interdisciplinaire, comme l’ont fait Lyons, Tino et leurs collègues dans cet article, que les scientifiques peuvent voir la différence entre la simple présence et la dominance de certains microbes. Souvent, l’ascension de l’existence à la prééminence a pris des centaines de millions d’années.
« Les microbes qui, au début, survivaient dans des niches étroites allaient plus tard devenir les grands enfants du quartier », a déclaré Lyons.
Tout cela se résume à la question fondamentale qui empêche l’équipe de l’UCR de dormir la nuit : d’où venons-nous ?
Mais les réponses tirées de ces recherches ont également des applications plus pratiques, notamment des informations sur la manière dont la vie et l’environnement pourraient réagir au changement climatique, à court terme et dans un avenir lointain.
L’étude pourrait également aider à la recherche de vie sur d’autres planètes. « Si nous devons un jour trouver des preuves de vie au-delà de la Terre, elles seront très probablement basées sur les processus et les produits de micro-organismes, tels que le méthane et l’O2 », a déclaré Tino.
« Nous sommes motivés par le service NASA « Dans sa mission », a noté Lyons, « spécifiquement pour aider à comprendre comment les exoplanètes pourraient abriter la vie. »
