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Posté par Redbran le Mardi 08/12/2015 à 12:00
L'émergence de la vie complexe en lien avec la toxicité de l’océan
L’évolution rapide de la vie complexe, il y a 2,1 milliards d’années aurait-elle eu un lien avec la toxicité de l’océan ?


Evolution des proportions d'Arsenic au cours des temps géologiques. Enregistrement de deux augmentations significatives des concentrations en Arsenic après les deux périodes de glaciations majeurs du Protérozoïque observées à 2.1 Milliards d'années et à 650 Millions d'années. © Ernest Chi Fru t al. 2015
En examinant des roches océaniques anciennes datant de plus de deux milliards d'années une équipe internationale, avec la contribution de chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces...) des milieux et des matériaux de Poitiers (Université de Poitiers, CNRS), a révélé que la concentration de l'Arsenic a varié au cours des temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) géologiques en relation avec les conditions environnementales liées aux glaciations et à la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de l'oxygène. Pour les auteurs, le stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes environnementales....) environnemental aurait signifié les prémices de l'adaptation et de l'émergence sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) de la vie (La vie est le nom donné :) complexe. Cette étude a été publiée récemment dans le magazine Nature Group Journal, Scientific Reports.

Un excès d'Arsenic dans les milieux naturels est connu pour être un poison (Les poisons sont, en biologie, des substances qui provoquent des blessures, des maladies ou la mort d'organismes par une réaction chimique, à l'échelle moléculaire. Cette définition exclut les agents physiques, même de...) spécialement nocif pour les organismes très primitifs. Cet élément est libéré dans les eaux par l'altération de minéraux qui en contiennent, principalement la pyrite. Sur ces bases les auteurs de cette étude se sont intéressés au rôle potentiel de l'Arsenic (As) sur le développement de la vie sur Terre au cours des temps géologiques, en fonctions des variations environnementales liées principalement aux périodes glaciaires et interglaciaires, ainsi qu'aux variations de la teneur en oxygène atmosphérique.

En effet, lors des grandes glaciations, les continents couverts de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) s'érodent peu. La concentration en As des océans doit alors baisser pour augmenter pendant les périodes interglaciaires avec la reprise de l'érosion. Par ailleurs le développement d'une vie diversifiée nécessite une atmosphère suffisamment riche en oxygène.

Dans le cadre de cette étude, les auteurs ont analysé les sédiments franceviliens (Gabon) datant de 2,1 milliards d'années. Ces sédiments referment des organismes pluricellulaires complexes et organisés découverts en 2008 par une équipe internationale dirigée par A. El Albani (Université de Poitiers, CNRS) et publiés en 2010, 2013 et 2014. Une large base de données existantes portant sur les archives sédimentaires provenant de plusieurs bassins dans le monde (Le mot monde peut désigner :) (Greenland, Canada, Brazil, India, Tanzania, Australia, South Africa, USA, China, Greece) a été également examinée.


Conditions environnementales nécessaires pour l'accummulations d'Arsenic dans les océans lors des périodes glaciaires (a) et interglaciaires (b). (c) Relations temporelles entre la dynamique de l'Arsenic en liaison avec l'état d'oxygénation de l'atmosphère. Deux intervalles majeurs se distinguent, à 2,1 milliards d'années et 650 Millions d'années. © Ernest Chi Fru t al. 2015

Le premier constat est que la variation de la composition en Arsenic des sédiments étudiés suit la variation des grandes périodes glaciaires et interglaciaires, avec notamment deux pics très marqués après les deux premières glaciations que notre planète ait connu, il y a 2.45 milliards d'années (glaciations huroniennes) et 0.9 milliards d'années. Le second constat est que les périodes où la concentration d'Arsenic est minimale, sont celles où l'oxygène atmosphérique est à son maximum pour s'effondrer lorsque l'arsenic est à son tour à son maximum. A ce moment là, les conditions de la vie marine devaient être détériorées avec une toxicité des eaux liées à la forte présence d'Arsenic et au manque d'oxygène.

Cependant, les auteurs observent que le taux d'oxygène a sensiblement augmenté dans le système atmosphère-océan après l'épisode huronien, comparativement aux époques plus récentes. La biosphère marine a pu alors s'adapter à ce stress environnemental en développant une résistante aux variations des cycles biogéochimiques de l'océan. Ce qui, pour les auteurs, pourrait expliquer l'émergence de la vie complexe, ouvrant la voie à notre propre évolution.

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Source: CNRS-INSU