L’oxygène, gaz essentiel à l’existence du monde végétal et animal, a mis près d’un milliard d’années à apparaître en quantité significative sur Terre, malgré la présence de microorganismes capables de le produire. Ce retard dans l’oxygénation de notre planète vient peut-être de trouver une explication. Des chercheurs japonais et sri lankais ont découvert que le nickel et l’urée pourraient en être responsables.
Aujourd’hui, il est impensable d’imaginer une vie sur Terre sans oxygène. Les végétaux, les animaux et les humains en ont besoin pour respirer et donc vivre. Pourtant, il fut un temps dans l’histoire de notre planète où ce gaz essentiel n’existait pas. L’oxygénation de la Terre, connu sous le nom de Grande Oxydation (GOE), s’est produit il y a « seulement » 2,1 à 2,4 milliards d’années. Or la vie existait déjà sous certaines formes, dont les cyanobactéries. Ces micro-organismes unicellulaires ont la capacité de convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique à partir du CO2 et de l’eau. Ils sont à l’origine de la photosynthèse oxygénique, ce mécanisme métabolique qui a permis l’apparition de l’oxygène sur Terre.
Une équipe de chercheurs japonais et sri lankais pense avoir trouvé pourquoi l’oxygène a mis du temps à apparaître sur Terre
Si les scientifiques savent depuis longtemps quand et comment l’oxygène est apparu sur notre planète, ils ignoraient encore pourquoi ce processus a mis autant de temps à se déclencher, alors que certaines formes de vie rudimentaires existaient déjà. Une équipe de chercheurs japonais et sri lankais auraient trouvé une explication à ce retard dans l’oxygénation de la Terre. Selon elle, le nickel et l’urée, des substances présentes significativement dans les océans archéens, auraient joué un rôle déterminant en limitant la prolifération des cyanobactéries. En effet, leur forte concentration créait un environnement défavorable à la prolifération des cyanobactéries, retardant ainsi l’accumulation d’oxygène dans l’atmosphère. Les chercheurs asiatiques ont émis ces conclusions au terme d’une nouvelle étude publiée dans la revue Communications earth and environment.
Une reproduction en laboratoire de l’atmosphère primitive de la Terre
Les auteurs de l’étude sont issus de l’Université d’Okayama (Japon) et de l’Université de Peradeniya (Sri Lanka). Ils ont mené des expériences innovantes en laboratoire pour reconstituer les conditions de la Terre primitive. Il s’agissait de simuler l’environnement archéen en exposant des mélanges chimiques à des rayonnements ultraviolets intenses, reproduisant ainsi l’atmosphère dépourvue de couche d’ozone de notre jeune planète.
En ce temps-là, les océans étaient riches en ammonium, cyanure et composés de fer. Ces conditions naturelles, relativement hostiles à la vie complexe, auraient permis la formation d’importantes quantités d’urée. En faible concentration, ce nutriment sert habituellement de source d’azote aux cyanobactéries, en association avec le nickel, ce qui favorise leur croissance rapide. À forte dose, il agit cependant comme un inhibiteur.
Le déclin progressif du nickel et de l’urée a entraîné une explosion d’oxygène
Ce sont là les conclusions de l’étude des chercheurs japonais et sri lankais. Les résultats suggèrent que les taux élevés d’urée et de nickel dans les océans archéens ont freiné le développement des cyanobactéries pendant plusieurs centaines de millions d’années. Ce qui a contribué à retarder l’expansion de ces micro-organismes et donc l’oxygénation de la Terre. Le déclin progressif de ces inhibiteurs a entraîné une explosion d’oxygène, qui a transformé la planète et rendu possible la vie complexe. C’est ainsi que le monde animal est apparu.
D’après le Dr Dilan M. Ratnayake, principal auteur de l’étude, les implications de cette découverte dépassent largement la simple compréhension de l’histoire ancienne. « Si nous parvenons à comprendre clairement les mécanismes d’augmentation de la teneur en oxygène de l’atmosphère, cela éclairera la détection de biosignatures sur d’autres planètes », a-t-il souligné.
