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Les métaux traces comme le fer et le cuivre sont devenus rares dans les océans il y a entre 2 et 1,2 milliard d’années, après avoir été abondants pendant le milliard d’années précédentes. Cette diminution a peut-être provoqué une crise pour les microorganismes simples de cette époque, conduisant finalement à l’évolution de cellules complexes.

Les eucaryotes

Les plus anciens organismes vivants connus étaient des microorganismes unicellulaires appelés bactéries et archaebactéries. Cependant, il existe aujourd’hui un troisième groupe d’organismes appelés eucaryotes, qui possèdent des cellules plus grandes et plus complexes. De nombreux eucaryotes sont unicellulaires, mais toutes les plantes et tous les animaux multicellulaires, y compris l’homme, appartiennent également à ce groupe.
On pense que les premiers eucaryotes ont évolué entre 1,8 et 1,2 milliard d’années, mais on ne sait pas exactement pourquoi. Les métaux à l’état de traces pourraient être la clé, affirment Indrani Mukherjee et Ross Large, de l’université de Tasmanie en Australie.
Toutes les cellules vivantes dépendent de petites quantités de métaux comme le fer, explique Mukherjee. Par exemple, les métaux traces sont utilisés dans les enzymes qui alimentent le métabolisme. « Les oligo-éléments forment les composants structurels de ces enzymes qui accélèrent les réactions qui entretiennent la vie », dit-elle.

Une analyse de 12 métaux traces

Mukherjee et Large ont retracé comment l’abondance de 12 métaux traces a varié entre 3,6 milliards d’années et aujourd’hui, en combinant 1500 nouvelles analyses avec 4147 précédentes. Les niveaux passés de métaux traces ont été enregistrés dans la pyrite, un minéral qui se forme dans la mer et qui piège toute une série de métaux.
Les niveaux de métaux comme le fer, le nickel et le cuivre étaient constamment élevés de 3,6 à 2 milliards d’années, mais ils ont ensuite chuté de façon spectaculaire et sont restés faibles jusqu’à il y a 1,2 milliard d’années. « C’était une période stressante pour les organismes », déclare Mukherjee.
Pour rester en vie, Mukherjee suggère que les microorganismes ont commencé à prendre d’autres microbes en eux – soit pour les stocker en vue d’une digestion ultérieure, soit comme partenaires de coopération. On sait que certaines des structures internes clés des cellules eucaryotes descendent des bactéries qui vivaient autrefois en liberté.
Selon M. Mukherjee, l’évolution n’a probablement pas favorisé spécifiquement une complexité accrue. « C’était plutôt comme si c’était une période stressante, comment pouvons-nous y faire face, et puis cette [complexification] était une autre étape qui venait de se produire, en raison de l’ingestion de ces particules ».

Un changement dans les types de roches

La cause profonde de la pénurie de métaux traces était un changement dans les types de roches qui se formaient sur les continents, et qui ont finalement été érodées dans l’océan, dit Mukherjee.
Cette recherche a été publiée dans Geology.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay

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