Les scientifiques se demandent depuis longtemps comment et quand l’évolution des procaryotes vers les eucaryotes s’est produite. Une équipe de recherche collaborative de l’Université de Tohoku et de l’Université de Tokyo a peut-être apporté des réponses après avoir découvert de nouveaux types de microfossiles datant de 1,9 milliard d’années.
Les détails de leurs découvertes ont été publiés dans la revue Recherche précambrienne le 19 août 2022.
La formation de Gunflint traverse la partie nord du Minnesota jusqu’en Ontario, le long des rives nord-ouest du lac Supérieur. Les premiers microfossiles bactériens y ont été découverts en 1954, les microfossiles de Gunflint étant désormais reconnus comme une « référence » dans le domaine de l’évolution du vivant.
Pourtant, depuis les années 1970, peu de recherches sur la diversité des microfossiles de Gunflint ont été menées et aucune preuve concluante de microfossiles eucaryotes n’a été rapportée.
Cherchant à réévaluer les microfossiles, l’équipe de recherche a effectué une étude géologique de la Formation de Gunflint et collecté des roches contenant des microfossiles. Après avoir étudié la distribution tridimensionnelle de la forme et de la taille des microfossiles, ils ont déterré cinq types de microfossiles : coloniaux, ellipsoïdaux, porteurs d’inclusions intracellulaires (ICI), épineux et porteurs de queue.
« Ceux nouvellement trouvés sont plus fonctionnels », a déclaré le chef de l’équipe Kohei Sasaki, chercheur à l’Université de Tohoku. « Les microfossiles ellipsoïdaux ressemblent aux cyanobactéries modernes, qui ont évolué pour améliorer leur tolérance aux environnements difficiles ; alors que l’analyse chimique a montré que les microfossiles ICI étaient remplis de nutriments. »
Cela fournit la preuve que les micro-organismes ont évolué pour stocker des nutriments qui pourraient résister au stress environnemental.
Pendant ce temps, les types épineux et à queue ont démontré des caractéristiques avantageuses pour la motilité et le transfert de nutriments entre les cellules, une caractéristique morphologique typique des eucaryotes.
« Bien que la taille des cellules soit procaryote par définition, elles avaient déjà développé des fonctions eucaryotes », a ajouté Sasaki. Cela indique que les procaryotes ont peut-être commencé à diversifier leurs fonctions et à se préparer à l’évolution avant l’émergence des eucaryotes il y a 1,8 à 1,6 milliard d’années.
L’équipe spécule que l’environnement unique à l’époque a facilité l’expansion divergente des formes microbiennes. La collision des masses terrestres a accéléré l’altération oxydative du continent frais vers l’océan. Cela a augmenté les apports en nutriments et augmenté les températures de l’eau de mer, rendant l’environnement marin instable.
« Dans de telles conditions, les micro-organismes ont probablement diversifié leur morphologie comme stratégie de survie, ouvrant la voie à l’évolution des eucaryotes », a poursuivi Sasaki.
La découverte historique de Sasaki et de son équipe aidera les scientifiques à identifier le moment et les facteurs qui ont inauguré l’évolution des procaryotes vers les eucaryotes, fournissant non seulement une signification géologique, mais aidant également les domaines des sciences de la vie et de la biologie évolutive.
Kohei Sasaki et al, Diversification évolutive des procaryotes paléoprotérozoïques: Nouveaux enregistrements de microfossiles dans la formation de Gunflint de 1,88 Ga, Recherche précambrienne (2022). DOI : 10.1016/j.precamres.2022.106798