Un géomicrobiologiste de l'Université de Washington à St. Louis a proposé que l'évolution soit la principale force motrice du développement de la Terre au début plutôt que les processus physiques, tels que la tectonique des plaques.
Carrine Blank, Ph.D., professeur adjoint de géomicrobiologie à l'Université de Washington au Département des sciences de la terre et des planètes en arts et sciences, étudie les cyanobactéries - des bactéries qui utilisent la lumière, l'eau et le dioxyde de carbone pour produire de l'oxygène et de la biomasse - a conclu que ces Les espèces ont fait leur apparition sur Terre dans les systèmes d'eau douce des continents et ont progressivement évolué pour exister dans des environnements d'eau saumâtre, puis dans des environnements plus salés, marins et hyper salins (croûte de sel).
Les cyanobactéries sont des organismes qui ont donné naissance aux chloroplastes, l'usine d'oxygène des cellules végétales. Il y a un demi-milliard d'années, les cyanobactéries étaient antérieures à des organismes plus complexes comme les plantes multicellulaires et fonctionnaient dans un monde où le niveau d'oxygène de la biosphère était bien inférieur à ce qu'il est aujourd'hui. Au cours de leur très longue durée de vie, les cyanobactéries ont développé un système pour survivre à un environnement oxydant qui augmente progressivement, ce qui les rend intéressantes pour un large éventail de chercheurs.
Blank est capable de tirer son hypothèse des arbres généalogiques qu'elle dessine sur les cyanobactéries. Ses observations sont susceptibles de susciter un débat parmi les biologistes et les géologues qui étudient l'une des époques les plus controversées de la Terre - il y a environ 2,1 milliards d'années, lorsque les cyanobactéries sont apparues pour la première fois sur Terre. C'était une époque où l'atmosphère de la Terre a connu une augmentation incroyable, mystérieuse et inexplicable de l'oxygène, passant de niveaux extrêmement bas à 10% de ce qu'elle est aujourd'hui. Il y a eu trois - certains disent quatre - glaciations mondiales, et les archives fossiles reflètent un changement majeur dans le nombre d'organismes métabolisant le soufre et un changement majeur dans le cycle du carbone.
"La question est: pourquoi?" dit Blank.
«Ma contribution est la tentative de trouver des explications évolutives à ces changements majeurs. Il y avait beaucoup de mouvements évolutifs chez les cyanobactéries à cette époque, et les bactéries avaient un impact sur le développement de la Terre. Dans le passé, les géologues se sont appuyés sur des événements géologiques pour des transitions qui ont déclenché des changements, mais je soutiens que beaucoup de ces choses pourraient être évolutives. "
Blank a présenté ses recherches lors de la réunion annuelle 2004 de la Geological Society of America, tenue du 7 au 10 novembre à Denver.
La conclusion de Blank selon laquelle les cyanobactéries sont apparues en premier dans les lacs ou les cours d'eau douce est contre-intuitive.
«La plupart des gens pensent que les cyanobactéries sont sorties d'un environnement marin - après tout, elles sont toujours importantes pour les environnements marins aujourd'hui, elles doivent donc toujours l'être», a déclaré Blank. «Lorsque les cyanobactéries ont commencé à apparaître, il n'y avait pas de bouclier d'ozone, donc la lumière UV aurait tué la plupart des choses. Ils devaient soit trouver des moyens de faire face à la lumière UV - et il existe des preuves qu'ils fabriquaient des pigments absorbant les UV - soit trouver des moyens de croître sous les sédiments pour éviter la lumière. »
Pour étudier l'évolution des cyanobactéries, Blank a dressé un arbre de base en utilisant plusieurs gènes de séquences de génomes entiers. Des espèces supplémentaires ont été ajoutées à l'arbre en utilisant des gènes d'ARN ribosomique. Caractères morphologiques, par exemple, présence ou absence de gaine, croissance unicellulaire ou filamenteuse, présence ou absence d'hétérocystes? une cellule à parois épaisses apparaissant à intervalles? ont été codés et cartographiés sur l'arbre. La distribution des traits a été comparée à celles trouvées dans les archives fossiles.
Les cyanobactéries émergeant il y a environ deux milliards d'années devenaient des microbes complexes qui avaient des diamètres cellulaires plus grands que les groupes antérieurs - au moins 2,5 microns. L'arbre de Blank montre que plusieurs traits morphologiques sont apparus indépendamment sur plusieurs lignes, parmi lesquels une structure de gaine, une croissance filamenteuse, la capacité de fixer l'azote, la thermophilie (amour de la chaleur), la motilité et l'utilisation de sulfure comme donneur d'électrons.
"Nous aurons besoin de nombreuses analyses des enregistrements de micro-fossiles par des paléobiologistes sérieux pour voir à quel point cette hypothèse est solide", a déclaré Blank. «Cette période est l'un des plus grands casse-tête pour les biologistes et les géologues. Il se passe alors énormément de choses dans les archives géologiques. »
Source d'origine: communiqué de presse WUSTL
