À ses débuts, notre Terre était pauvre en oxygène. Et les chercheurs se demandent toujours ce qui a fait basculer notre atmosphère de cet état pourtant stable à celui tout aussi stable que nous connaissons aujourd’hui. Pour la première fois, une étude relie désormais la coévolution des microbes et des minéraux à l’événement connu des chercheurs sous le nom de Grande oxygénation.
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[EN VIDÉO] Kézako : la photosynthèse, ou comment les plantes produisent de l’oxygène Les humains et les animaux auraient bien du mal à survivre sans l’oxygène généré par les plantes. Ce gaz est le fruit d’une réaction chimique nommée photosynthèse, qui a lieu au cœur de ces végétaux. Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent, au cours de cet épisode de Kézako, comment se déroule cette réaction.
Quelque part il y a environ 2,3 milliards d’années, notre Terre a basculé, au moment que les chercheurs qualifient d’événement de Grande oxygénation. Jusqu’alors, il n’y avait pratiquement pas d’oxygène dans l’air. Même si certains <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/biologie-micro-organisme-6183/" class="tooltip-link" data-color="pink" data-title="Micro-organisme" data-number data-copy="Les micro-organismes sont étymologiquement des "petits organismes", donc des êtres vivants si petits qu'ils ne sont observables qu'au microscope.
Ce terme englobe une variété d’espèces très différentes, qu’elles soient procaryotes (bactéries) ou eucaryotes (levures, algues)….” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/1/7/5/1753fd009d_50035172_escherichia-coli-microorganisme-ars-wikimedia-03.jpg” data-url=”/sante/definitions/biologie-micro-organisme-6183/” data-more=”Lire la suite”>microbes avaient commencé à en produire par photosynthèse. Et soudain – à l’échelle géologique, s’entend -, les niveaux ont augmenté pour atteindre ceux que nous connaissons aujourd’hui. Notre atmosphère est passée d’un état stable de faible teneur en oxygène à un état stable de teneur en oxygène beaucoup plus élevé. Pourquoi ? Comment ? C’est l’un des grands mystères de la science.
« Il n’y a pas eu d’augmentation progressive. Ce saut doit être le fait d’une boucle de rétroaction qui a provoqué un changement radical de stabilité », commente Gregory Fournier, chercheur au Massachusetts Institute of Technology (MIT, États-Unis), dans un communiqué. Avec ses collègues et se reposant sur des analyses mathématiques et évolutives, il propose aujourd’hui une explication. Les chercheurs suggèrent ainsi que la Grande oxygénation est le résultat d’interactions entre des microbes marins et des minéraux contenus dans les sédiments. Ces interactions ont empêché la consommation d’oxygène et déclenché un processus d’autoamplification qui a permis à l’oxygène de s’accumuler dans l’air.
Pour comprendre, il faut savoir que dans l’océan, les microbes utilisent l’oxygène pour décomposer la <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/matiere-matiere-15841/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Matière" data-number data-copy="On désigne par le terme de matière tout ce qui compose les corps qui nous entourent, tout ce qui a une masse et un volume.
Matière organique, matière azotée, etc.
Il existe différentes familles comme :
la matière organique, qui constitue les êtres vivants (animaux ou végétaux) ou…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/7/0/e70ccaaf4a_91935_matiere.jpg” data-url=”/sciences/definitions/matiere-matiere-15841/” data-more=”Lire la suite”>matière organique. Par <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-oxydation-795/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Oxydation" data-number data-copy="Dans le langage courant, on appelle « oxydation » le phénomène de corrosion dû à l’oxygène présent dans l’air ou dans l’eau.
La rouille, résultat de l’oxydation du fer
Ainsi, la rouille – un mélange d’oxydes et d’hydroxydes de fer – est le résultat de l’oxydation du fer.
Le terme…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/1/c/3/1c3d919b51_92029_oxydation.jpg” data-url=”/sciences/definitions/chimie-oxydation-795/” data-more=”Lire la suite”>oxydation, donc. Et les chercheurs se sont demandé si quelque chose, juste avant la Grande oxygénation, avait pu rendre une partie de cette matière organique indisponible auxdits microbes. Ce qui aurait provoqué une baisse de la consommation d’oxygène.
Microbes and minerals may have set off Earth’s oxygenationhttps://t.co/nqiXMjlTjK
Scientists propose a new mechanism by which oxygen may have first built up in the atmosphere— SyntaxError (@DataAugmented) March 14, 2022
Une matière organique partiellement consommée
Les chercheurs ont ainsi construit un modèle mathématique qui prévoit que si les microbes n’avaient la possibilité de consommer que partiellement la matière organique, cette matière organique partiellement oxydée – ou POOM pour partially-oxidized matter – se lierait chimiquement aux minéraux présents dans les sédiments marins. De quoi la protéger alors d’une oxydation supplémentaire. Et permettre à un oxygène qui aurait pu être consommé pour dégrader cette POOM de rester libre et de s’accumuler dans notre atmosphère.
Il ne restait plus qu’à savoir s’il existait alors dans l’océan des microbes qui n’oxydent que partiellement la matière organique. Les chercheurs en ont identifié dans les profondeurs d’aujourd’hui. Dans un groupe baptisé SAR202. Leur oxydation partielle est le fait d’une enzyme qu’ils appellent monooxygénase Baeyer-Villiger. Et une analyse <a data-tooltip href="https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/classification-vivant-phylogenie-4372/" class="tooltip-link" data-color="light-green" data-title="Phylogénie" data-number data-copy="La phylogénie correspond à l’étude des liens existant entre espèces apparentées. Grâce à elle, il est possible de retracer les principales étapes de l’évolution des organismes depuis un ancêtre commun et ainsi de classifier plus précisément les relations de parentés entre les êtres vivants.
La…” data-image=”https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/8/9/f/89f394501a_50034702_arbre-phylo-vivant-simplifie-user-a1-wiki-dp.jpg” data-url=”/planete/definitions/classification-vivant-phylogenie-4372/” data-more=”Lire la suite”>phylogénétique montre que le gène de cette enzyme se trouvait déjà dans des microbes vivant avant l’événement de Grande oxygénation.
Les chercheurs montrent même que le nombre d’espèces qui ont acquis ce gène augmente de manière significative pendant les périodes où notre atmosphère connaît des pics d’oxygénation. De quoi soutenir leur théorie. Mais il faudra encore d’autres expériences de laboratoire et des enquêtes sur le terrain pour confirmer le lien entre l’évolution des microbes et des minéraux et l’oxygénation de notre Terre.
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