La vie sur Terre a eu une histoire longue et mouvementée. Les scientifiques estiment qu'il y a environ 4 milliards d'années, à peine 500 millions d'années après la formation de la planète Terre, les premières formes de vie unicellulaires sont apparues. Selon l'Aron archéen (il y a 4 à 2,5 milliards d'années), des formes de vie multicellulaires auraient émergé. Alors que l'existence de tels organismes (Archaea) a été déduite des isotopes du carbone trouvés dans les roches anciennes, les preuves fossiles sont restées insaisissables.
Tout cela a changé, grâce à une étude récente réalisée par une équipe de chercheurs de l'UCLA et de l'Université du Wisconsin – Madison. Après avoir examiné des échantillons de roches anciennes d'Australie occidentale, l'équipe a déterminé qu'ils contenaient les restes fossilisés de divers organismes vieux de 3,465 milliards d'années. Combinée à la récente vague de découvertes d'exoplanètes, cette étude renforce la théorie selon laquelle la vie est abondante dans l'Univers.
L'étude, intitulée «Les analyses SIMS du plus ancien assemblage connu de microfossiles documentent leurs compositions d'isotopes de carbone corrélées aux taxons», est récemment parue dans le Actes de l'Académie nationale des sciences. Comme l'a indiqué l'équipe de recherche, leur étude a consisté en une analyse isotopique du carbone de 11 fossiles microbiens prélevés sur l'Apex Chert d'Australie Occidentale, âgé d'environ 3465 millions d'années
Ces 11 fossiles étaient de nature diverse et les chercheurs les ont divisés en cinq groupes d'espèces en fonction de leurs fonctions biologiques apparentes. Alors que deux des échantillons fossiles semblent avoir effectué une forme primitive de photosynthèse, un autre a apparemment produit du méthane. Les deux autres semblent avoir consommé du méthane, qu'ils utilisaient pour construire et entretenir leurs parois cellulaires (un peu comme les mammifères utilisent la graisse).
Comme J. William Schopf - professeur de paléobiologie au UCLA College et auteur principal de l'étude - l'a indiqué dans un communiqué de presse de l'UCLA Newsroom:
«Il y a 3,465 milliards d'années, la vie était déjà diverse sur Terre; c'est clair - photosynthétiseurs primitifs, producteurs de méthane, utilisateurs de méthane. Ce sont les premières données qui montrent les organismes très divers à cette époque de l'histoire de la Terre, et nos recherches antérieures ont montré qu'il y avait aussi des utilisateurs de soufre il y a 3,4 milliards d'années.
Cette étude, qui est la plus détaillée jamais réalisée sur les micro-organismes conservés sous forme de fossiles anciens, s'appuie sur des travaux que Schopf et ses associés réalisent depuis plus de deux décennies. En 1993, Schopf et une autre équipe de chercheurs ont mené une étude qui a décrit pour la première fois ces types de fossiles. Elle a été suivie en 2002 par une autre étude qui a confirmé leur origine biologique.
Dans cette dernière étude, Schopf et son équipe ont établi le type d'organismes qu'ils sont et leur complexité. Pour ce faire, ils ont analysé les micro-organismes à l'aide d'une technique appelée spectroscopie de masse ionique secondaire (SIMS), qui révèle le rapport du carbone 12 au carbone 13. Alors que le carbone-12 est stable et le type le plus commun trouvé dans la nature, le carbone-13 est un isotope moins commun mais similaire stable qui est utilisé dans la recherche en chimie organique.
En séparant le carbone de chaque fossile en ses isotopes constitutifs et en déterminant leurs ratios, l'équipe a pu conclure depuis combien de temps les micro-organismes vivaient, ainsi que comment ils vivaient. Cette tâche a été réalisée par les chercheurs du Wisconsin, dirigés par le professeur John Valley. "Les différences dans les rapports des isotopes du carbone sont en corrélation avec leurs formes", a déclaré Valley. «Leurs rapports C-13 à C-12 sont caractéristiques de la biologie et de la fonction métabolique.»
Selon le consensus scientifique actuel, la photosynthèse avancée n'avait pas encore évolué et l'oxygène n'apparaîtrait sur Terre que 500 millions d'années plus tard. Il y a 2 milliards d'années, les concentrations d'oxygène gazeux ont commencé à augmenter rapidement. Cela signifie que ces fossiles, soit environ un milliard d'années après la formation de la Terre, auraient vécu à une époque où il y avait peu d'oxygène dans l'atmosphère.
Étant donné que l'oxygène serait toxique pour ces types de photosynthétiseurs primitifs, ils sont assez rares aujourd'hui. En vérité, ils ne peuvent être trouvés que dans des endroits où il y a suffisamment de lumière mais pas d'oxygène, ce qui est rarement trouvé en combinaison. De plus, les roches elles-mêmes ont été une source de grand intérêt car la durée de vie moyenne des roches exposées à la surface de la Terre n’est que de 200 millions d’années.
Lorsque Shopf a commencé sa carrière, les plus anciens échantillons de roche connus étaient vieux de 500 millions d'années. Cela signifie que les roches fossiles qu'il et son équipe ont examinées sont aussi vieilles que les roches sur Terre peuvent l'être. Trouver la vie fossilisée dans des échantillons aussi anciens démontre que divers organismes et un cycle de vie avaient déjà évolué sur Terre au début d'Archaen Eon, ce que les scientifiques ne soupçonnaient que jusqu'à ce point.
Ces découvertes ont naturellement des implications pour l'étude de comment et quand la vie a émergé sur Terre. Au-delà de la Terre, l'étude a également des implications car elle démontre que la vie a émergé lorsque la Terre était encore très jeune et dans un état primitif. Il n'est donc pas improbable qu'un processus similaire se soit déroulé ailleurs dans l'Univers. Comme l'explique Schopf:
«Cela nous dit que la vie devait avoir commencé beaucoup plus tôt et cela confirme qu'il n'a pas été difficile pour la vie primitive de se former et d'évoluer vers des micro-organismes plus avancés. Mais, si les conditions sont réunies, il semble que la vie dans l'univers devrait être généralisée. »
Cette étude a été rendue possible grâce au financement fourni par la NASA Astrobiology Institute. Tourné vers l'avenir, Schopf a indiqué que la même technologie utilisée à ce jour pour ces fossiles sera probablement utilisée pour étudier les roches rapportées par la mission en équipage de la NASA sur Mars. Prévue pour les années 2030, cette mission consistera à récupérer des échantillons obtenus par le Mars 2020 Rover et les ramener sur Terre pour analyse.
