octobre 21, 2021

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Nous venons de passer près d’identifier un moment clé dans l’histoire de l’évolution de la Terre

Pour la grande majorité des animaux sur Terre, respirer est synonyme de vie. Cependant, pendant les 2 premiers milliards d’années d’existence de notre planète, l’oxygène était dans un état rare.

Cela ne veut pas dire que la Terre était sans vie pendant tout ce temps, mais que la vie était rare et très différente de ce que nous connaissons aujourd’hui.

Ce n’est que lorsque les bactéries les plus complexes capables de photosynthèse sont entrées en scène que tout a commencé à changer, déclenchant ce que les scientifiques appellent le Grand Événement d’Oxydation. Mais quand tout cela est-il arrivé ? Comment tout cela a-t-il tremblé ?

Une nouvelle technique d’analyse génique a fourni des indications pour une nouvelle chronologie. On estime qu’il a fallu 400 millions d’années aux bactéries pour engloutir la lumière du soleil et expirer de l’oxygène avant que la vie ne s’épanouisse vraiment.

En d’autres termes, il y avait probablement des organismes sur notre planète capables de photosynthèse bien avant le grand événement d’oxydation.

“Dans l’évolution, les choses commencent toujours petit”, Explique Le géologue Greg Fournier du Massachusetts Institute of Technology.

“Bien qu’il existe des preuves de la photosynthèse oxygénée précoce – qui est l’innovation évolutive la plus étonnante sur Terre – il a fallu des centaines de millions d’années pour décoller.”

Il existe actuellement deux récits concurrents pour expliquer l’évolution de la photosynthèse chez des bactéries spéciales appelées cyanobactéries. Certains pensent que le processus naturel de conversion de la lumière du soleil en énergie est arrivé très tôt sur la scène de l’évolution, mais il a progressé avec un “fusible lent”. D’autres pensent que la photosynthèse a évolué plus tard mais “elle s’est déroulée comme une traînée de poudre”.

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Une grande partie de la controverse découle d’hypothèses sur la vitesse à laquelle les bactéries évoluent et les différentes interprétations des archives fossiles.

Fournier et ses collègues ont donc ajouté une autre forme d’analyse au mélange. Dans de rares cas, les bactéries peuvent parfois hériter de gènes non pas de leurs parents, mais d’autres espèces lointainement apparentées. Cela peut se produire lorsqu’une autre cellule « mange » et incorpore d’autres gènes dans son génome.

Les scientifiques peuvent utiliser ces informations pour connaître l’âge relatif de différents groupes bactériens ; Par exemple, ceux avec des gènes volés doivent les avoir modifiés à partir d’une espèce qui était présente en même temps.

Ces relations peuvent ensuite être comparées à des tentatives de datation plus spécifiques, telles que les modèles d’horloge moléculaire, qui utilisent les séquences génétiques des organismes pour retracer l’histoire des changements génétiques.

À cette fin, les chercheurs ont passé au peigne fin les génomes de milliers d’espèces bactériennes, dont des cyanobactéries. Ils recherchaient des cas de transfert horizontal de gènes.

Au total, ils ont identifié 34 exemples clairs. En comparant ces exemples avec six modèles d’horloge moléculaire, les auteurs ont constaté que l’un en particulier correspond mieux que l’autre. En choisissant cette forme de mélange, l’équipe a estimé la durée de vie des bactéries photosynthétiques.

Les résultats indiquent que toutes les cyanobactéries vivant aujourd’hui ont un ancêtre commun il y a environ 2,9 milliards d’années. Pendant ce temps, les ancêtres celles Les ancêtres des bactéries non photosynthétiques ont divergé il y a environ 3,4 milliards d’années.

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La photosynthèse a probablement évolué quelque part entre ces deux dates.

Selon le modèle évolutif préféré de l’équipe, les cyanobactéries pourraient avoir été photosynthétisées au moins 360 millions d’années avant l’orbite géosynchrone. S’ils ont raison, cela soutient l’hypothèse de la « fusion lente ».

“Ce nouvel article jette un nouvel éclairage fondamental sur l’histoire de l’oxygénation de la Terre en liant les archives fossiles, de nouvelles manières, aux données du génome, y compris les transferts de gènes horizontaux”, Il dit Le biogéochimiste Timothy Lyons de l’Université de Californie, Riverside.

“Les résultats parlent des débuts de la production biologique d’oxygène et de son importance écologique, de manière à fournir des contraintes biotiques sur les modèles et les contrôles sur l’oxygénation précoce des océans et l’accumulation ultérieure dans l’atmosphère.”

Les auteurs espèrent utiliser à l’avenir des techniques d’analyse génétique similaires pour analyser des organismes autres que les cyanobactéries.

L’étude a été publiée dans Actes de la Royal Society B.