Les chercheurs ont dévoilé des fossiles multicellulaires vieux de 1,63 milliard d’années provenant du nord de la Chine, marquant le plus ancien enregistrement d’eucaryotes multicellulaires et repoussant d’environ 70 millions d’années la chronologie de l’émergence de la multicellularité chez les eucaryotes. Cette découverte met en évidence la complexité des premières formes de vie et conforte l’apparition précoce du dernier ancêtre commun eucaryote (LECA) dans l’histoire de l’évolution. (Concept de l’artiste.) Crédit : Issues.fr.com
Les chercheurs ont découvert les plus anciens fossiles eucaryotes multicellulaires, datés de 1,63 milliard d’années, dans le nord de la Chine, révélant des formes de vie complexes et suggérant une émergence plus précoce de la multicellularité.
Dans une étude publiée dans Avancées scientifiques Le 24 janvier, des chercheurs dirigés par le professeur Maoyan Zhu de l’Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing de l’Académie chinoise des sciences ont rapporté leur récente découverte de fossiles multicellulaires vieux de 1,63 milliard d’années provenant du nord de la Chine.
Ces microfossiles superbement préservés sont actuellement considérés comme le plus ancien enregistrement d’eucaryotes multicellulaires. Cette étude constitue une autre avancée majeure après la découverte antérieure par les chercheurs de fossiles eucaryotes de taille décimétrique dans la région de Yanshan, dans le nord de la Chine, et repousse l’émergence de la multicellularité chez les eucaryotes d’environ 70 millions d’années.
Multicellularité : une transition évolutive majeure
Toute vie complexe sur Terre, y compris divers animaux, plantes terrestres, champignons macroscopiques et algues, sont des eucaryotes multicellulaires. La multicellularité est essentielle pour que les eucaryotes acquièrent une complexité organisationnelle et une grande taille, et est souvent considérée comme une transition majeure dans l’histoire de la vie sur Terre. Cependant, les scientifiques ne savent pas exactement quand les eucaryotes ont développé cette innovation.
Les fossiles multicellulaires proviennent de la formation Chuanlinggou du Paléoprotérozoïque supérieur. Crédit : Lanyun Miao
Les archives fossiles offrant des preuves convaincantes montrent que les eucaryotes à multicellularité simple, tels que les algues rouges et vertes et les champignons putatifs, sont apparus il y a déjà 1,05 milliard d’années. Des enregistrements plus anciens prétendaient qu’il s’agissait d’eucaryotes multicellulaires, mais la plupart d’entre eux sont controversés en raison de leur morphologie simple et de leur manque de structure cellulaire.
Démêler la vie complexe antique
« Les fossiles multicellulaires récemment découverts proviennent de la formation Chuanlinggou du Paléoprotérozoïque supérieur, vieille d’environ 1 635 millions d’années. Ce sont des filaments unisériés non ramifiés composés de deux à plus de 20 grandes cellules cylindriques ou en forme de tonneau d’un diamètre de 20 à 194 μm et de longueurs incomplètes allant jusqu’à 860 μm. Ces filaments présentent un certain degré de complexité en fonction de leur variation morphologique », a déclaré Lanyun Miao, l’un des chercheurs.
Les filaments sont constants, ou effilés sur toute leur longueur, ou effilés seulement à une extrémité. Les analyses morphométriques démontrent leur continuité morphologique, suggérant qu’ils représentent un seul et même groupe biologique. espèces plutôt que des espèces distinctes. Les fossiles ont été nommés Qingshania magnifica1989, une forme taxon avec une morphologie et une taille similaires, et sont décrits comme provenant de la Formation de Chuanlinggou.
Une caractéristique particulièrement importante de Qingshania est la structure intracellulaire ronde (diamètre 15-20 μm) dans certaines cellules. Ces structures sont comparables aux spores asexuées connues chez de nombreuses algues eucaryotes, ce qui indique que Qingshania probablement reproduit par des spores.
Dans les arbres eucaryotes, les lignes pointillées grises représentent les eucaryotes du groupe souche. Les lignes pleines désignent les eucaryotes du groupe couronne (LECA et ses descendants). Les barres grises au niveau des nœuds affichent la tranche d’âge estimée de divergence des principales branches à partir d’une étude d’horloge moléculaire (Parfrey et al., 2011, PNAS). La barre d’échelle du fossile d’algue verte est égale à 500 μm ; le reste fait 50 μm. Crédit : Lanyun Miao
Distinguer les caractéristiques eucaryotes
Dans la vie moderne, les filaments unisériés sont courants chez les procaryotes (bactéries et archées) et les eucaryotes. La combinaison de cellules de grande taille, d’une large gamme de diamètres de filaments, de variations morphologiques et de spores intracellulaires démontre l’affinité eucaryote de Qingshania, car aucun procaryote connu n’est aussi complexe. Les procaryotes filamenteux sont généralement très petits, d’environ 1 à 3 μm de diamètre, et sont répartis dans plus de 147 genres de 12 phylums. Certaines cyanobactéries et bactéries soufrées peuvent atteindre de grandes tailles, jusqu’à 200 μm d’épaisseur, mais ces grands procaryotes ont une morphologie très simple, avec des cellules en forme de disque, et ne sont pas reproduits par des spores.
Les meilleurs analogues modernes sont certaines algues vertes, bien que les filaments soient également présents dans d’autres groupes d’algues eucaryotes (par exemple, les algues rouges, les algues brunes, les algues jaunes, les charophytes, etc.), ainsi que dans les champignons et les oomycètes.
« Cela indique que Qingshania Il s’agissait très probablement d’algues photosynthétiques, appartenant probablement au groupe souche éteint des Archéplastidés (un groupe majeur composé d’algues rouges, d’algues vertes et de plantes terrestres, ainsi que de glaucophytes), bien que son affinité exacte ne soit pas encore claire », a déclaré Miao.
Composition chimique et implications évolutives
De plus, les chercheurs ont mené une enquête spectroscopique Raman pour tester l’affinité eucaryote de Qingshania du point de vue de la composition chimique, en utilisant trois taxons cyanobactériens à des fins de comparaison. Les spectres Raman ont révélé deux larges pics caractéristiques de la matière carbonée désordonnée. De plus, les températures d’enfouissement estimées à l’aide des paramètres Raman variaient entre 205 et 250 °C, indiquant un faible degré de métamorphisme. Analyse en composantes principales des spectres Raman triés Qingshania et les taxons cyanobactériens en deux groupes distincts, indiquant que la matière carbonée de Qingshania est différent de celui des fossiles de cyanobactéries, confirmant ainsi l’affinité eucaryote de Qingshania.
Actuellement, les fossiles eucaryotes les plus anciens et sans ambiguïté sont des formes unicellulaires provenant de sédiments du Paléoprotérozoïque supérieur (il y a environ 1,65 milliard d’années) dans le nord de la Chine et le nord de l’Australie. Qingshania sont apparues seulement un peu plus tard que ces formes unicellulaires, ce qui indique que les eucaryotes ont acquis une multicellularité simple très tôt dans leur histoire évolutive.
Puisque les algues eucaryotes (Archaeplastids) sont apparues après le dernier ancêtre commun eucaryote (LECA), la découverte de Qingshanias’il s’agit véritablement d’algues, confirme en outre l’apparition précoce de LECA à la fin du Paléoprotérozoïque, ce qui est cohérent avec de nombreuses études sur l’horloge moléculaire, plutôt qu’à la fin du Mésoprotérozoïque, il y a environ 1 milliard d’années.
Cette étude a été financée par le programme national de recherche et de développement de Chine, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et l’équipe croisée d’innovation du CAS.
