Cette découverte jette un nouvel éclairage sur les conditions biologiques et chimiques qui ont précédé la montée de l’oxygène atmosphérique, ce qui remet en question les hypothèses de longue date sur les limites du début de la vie sur Terre. Les forces volcaniques auraient-elles pu agir comme un catalyseur biologique, alimentant les formes de vie primitives bien avant que les cyanobactéries productrices en oxygène ne transforment la planète?
L’ancien cycle de l’azote et son rôle dans la vie précoce
L’azote est essentiel pour toute la vie connue, jouant un rôle clé dans l’ADN, l’ARN et les protéines. Cependant, dans l’histoire du début de la Terre, l’azote existait principalement dans sa forme atmosphérique inerte (N₂), qui ne peut pas être directement utilisé par la plupart des organismes. La transition d’un monde pauvre en oxygène à celui qui soutenait la vie complexe nécessitait des mécanismes qui ont rendu l’azote biodisponible dans les océans.
un Graphique de Δ15N vs Δ13corg, y compris les données de Manjeri FM schistes1 (diamants remplis de rouge) et schistes de Cheshire FM45 (zone ombrée verte au-dessus de l’intrigue), dans laquelle des barres de gris-gris tracées à l’extérieur des axes montrent la gamme de différents métabolismes62. b Terrain du contenu TN vs TOC pour les résidus décarbonés. c Tracé des rapports Δ15N vs C / N avec la plage attendue indiquée pour les effets régionaux du métamorphisme21. Les barres d’erreur représentent 1un et ceux non représentés sont plus petits que le symbole du marqueur. Les données source sont fournies en tant que fichier de données source. Les diamants violets et verts représentent respectivement les données des carbonates de Manjeri FM et Cheshire FM.
L’activité volcanique comme catalyseur pour le début de la vie
Une révélation clé de l’étude est le lien entre le volcanisme et les écosystèmes microbiens. L’activité volcanique il y a 2,75 milliards d’années était particulièrement intense, avec de nombreux systèmes hydrothermaux pompant des fluides riches en nutriments dans les océans. L’équipe a constaté que ces processus fournissaient de l’ammonium et d’autres nutriments dans des environnements marins peu profonds, créant des conditions idéales pour la croissance microbienne et potentiellement stimuler les innovations biologiques.
Dr Eva Stüeken du Université de St Andrews a expliqué que le recyclage des nutriments hydrothermaux peut être un moteur majeur du début de la vie, fournissant des sources d’énergie bien avant que la photosynthèse ne devienne dominante. Cela remet en question le modèle conventionnel, ce qui suggère que le début de la vie a eu du mal à accéder aux nutriments nécessaires dans un monde anoxique (sans oxygène).
Le grand événement d’oxydation: une transition lente ou soudaine?
Le grand événement d’oxydation (Goe), qui s’est produit entre 2,5 et 2,3 milliards d’années, a marqué la première ascension significative de l’oxygène dans l’atmosphère terrestre. Traditionnellement, les scientifiques ont débattu de ce qui a déclenché ce changement, avec des théories se concentrant sur la montée des cyanobactéries et la photosynthèse oxygénique.
Cependant, cette étude suggère que le monde pré-Go n’a peut-être pas été aussi stagnant qu’en pensait une fois. Au lieu de cela, des poches d’oxygène peuvent déjà exister dans des eaux peu profondes, permettant une oxydation partielle de l’ammonium – un processus généralement lié aux environnements aérobies (utilisant l’oxygène). Si elle est correcte, cela signifierait que la production localisée d’oxygène se produisait des centaines de millions d’années avant que l’oxygène n’atteigne des niveaux significatifs dans l’atmosphère.
Implications pour la vie au-delà de la Terre
Les résultats ont des implications majeures pour l’astrobiologie, en particulier dans la recherche de la vie sur Mars, Europa et Enceladus. Si l’activité hydrothermale pouvait soutenir la vie dans le monde pré-oxygène de la Terre, des écosystèmes similaires axés sur les volcaniques pourraient exister sur d’autres planètes ou lunes avec des océans souterrains.
Le Dr Martin et ses collègues suggèrent que la présence de systèmes hydrothermaux riches en ammonium pourrait fournir une biosignature pour la vie extraterrestre. Cela renforce l’idée que les environnements volcaniques, autrefois considérés comme inhospitaliers, peuvent en fait être des berceaux pour l’évolution microbienne.
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