Une nouvelle théorie suggère que les microbes et les minéraux des océans ont pu oxygéner la Terre
La plupart des formes de vie sur Terre peuvent être divisées en consommateurs et producteurs d’oxygène.
Cet équilibre délicat entre donneurs et preneurs permet de maintenir la concentration d’oxygène dans l’atmosphère de notre planète à environ 21 %. Et pourtant, cela n’a pas toujours été le cas.
Au cours des premiers milliards d’années de l’existence de la Terre, l’oxygène était relativement rare. Puis, venant apparemment de nulle part, le gaz diatomique a soudainement augmenté.
On donnait plus d’oxygène qu’on en prenait, mais comment et pourquoi cela s’est-il produit ?
Les scientifiques s’interrogent sur ces mystères depuis des années, et des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont une nouvelle hypothèse. Peut-être que certains microbes se situaient entre les producteurs et les consommateurs d’oxygène.
On sait que les microbes des profondeurs océaniques utilisent l’oxygène pour décomposer la matière organique. Mais que se passerait-il si un autre microbe prenait une bouchée de l’oxygène de l’océan avant que les autres consommateurs ne puissent l’atteindre ?
En théorie, si un microbe n’oxyde que partiellement la matière organique, il y a de fortes chances que les restes se lient chimiquement aux minéraux des sédiments océaniques.
Cet enfouissement d’oxygène empêcherait la matière organique d’être oxydée plus complètement tout en étant décomposée par des microbes plus voraces. Ainsi, l’oxygène aurait une chance de s’accumuler dans l’eau avant de s’échapper dans l’atmosphère. Ensuite, l’océan peut à nouveau l’absorber, créant ainsi une boucle de rétroaction positive.
“Cela nous a amené à nous demander s’il existait un métabolisme microbien capable de produire de la matière organique partiellement oxydée (POOM)”, se souvient le géobiologiste Gregory Fourier.
Il s’avère que c’est le cas. En cherchant dans la littérature scientifique, Fourier et ses collègues – Haitao Shang et Daniel Rothman – sont tombés sur un groupe de bactéries connu sous le nom de SAR202.
Ce groupe moderne de bactéries peut partiellement oxyder la matière organique dans les océans profonds d’aujourd’hui. Il le fait par l’intermédiaire d’une enzyme appelée monooxygénase de Baeyer-Villiger, ou BVMO.
En retraçant la lignée génétique de cette enzyme, les auteurs ont découvert qu’elle existait parmi les microbes qui ont évolué avant le grand événement d’oxydation.
Qui plus est, les pics d’oxygène sur Terre semblent coïncider avec l’expansion de ce gène. En d’autres termes, la capacité d’oxyder partiellement les matières organiques s’est répandue parmi les microbes et les niveaux d’oxygène atmosphérique ont également augmenté.
Il peut s’agir d’une coïncidence ou d’une indication que les microbes possédant ces gènes ont contribué à donner le coup d’envoi de la grande oxydation.
L’oxygène devenant plus disponible dans l’environnement, il a probablement favorisé la diversification de métabolismes oxydatifs similaires chez d’autres microbes.
“Cela peut sembler contre-intuitif : après tout, les processus métaboliques oxydatifs consomment de l’oxygène”, écrivent les auteurs.
“Une rétroaction positive potentiellement importante réside néanmoins dans l’interaction des produits métaboliques oxydés avec les minéraux dans les environnements sédimentaires.”
La matière organique partiellement oxydée est liée plus étroitement aux surfaces minérales dans les sédiments océaniques. Cela signifie que les enzymes des microbes ne peuvent pas l’atteindre aussi facilement.
L’oxygène enfoui peut donc persister sur de grandes échelles de temps géologiques, ce qui favorise finalement l’accumulation d’oxygène dans les océans et l’atmosphère de la Terre.
À un moment donné, cette boucle de rétroaction positive se serait équilibrée à 21 % d’oxygène dans l’atmosphère, probablement lorsque suffisamment de formes de vie ont évolué pour commencer à consommer cet élément.
L’échelle entre les consommateurs et les producteurs d’oxygène s’est établie depuis lors.
Une autre étude récente soutient cette hypothèse, suggérant que l’enfouissement de la matière organique dans un environnement pauvre en oxygène a joué un rôle plus important que nous le pensions dans le grand événement d’oxygénation de la Terre.
Au lieu que les bactéries photosynthétiques oxygènent l’atmosphère puis l’océan, que se passerait-il si les minéraux présents dans l’océan oxygénaient l’atmosphère ?
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour étoffer ces idées, mais pour l’instant, elles semblent être des explications possibles.
“Proposer une nouvelle méthode, et démontrer sa plausibilité, est la première étape, mais elle est importante”, déclare Fournier. “Nous l’avons identifiée comme une théorie digne d’être étudiée.”
L’étude a été publiée dans Nature Communications.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
