Les archives géologiques de la Terre n’ont pas encore livré tous leurs secrets. On a découvert il y a plus de 10 ans que les organismes pluricellulaires étaient plus anciens qu’on ne le croyait. Aujourd’hui, le même site au Gabon montre que ces organismes étaient déjà capables de se déplacer il y a 2,1 milliards d’années.

On se souvient, il y a presque neuf ans, de l’annonce spectaculaire publiée dans le journal Nature. L’article rendait compte du travail d’analyse effectué sur une découverte faite fortuitement, en 2008 par Abderrazak El Albani, sédimentologue du laboratoire CNRS Hydrasa (Hydrogéologie, argiles, sols et altérations, Poitiers) et Frantz Ossa, alors étudiant gabonais, près de Franceville (Gabon). Il s’agissait rien de moins que de la mise en évidence de restes fossilisés d’environ 250 organismes pluricellulaires dans des roches sédimentaires dont l’âge est d’environ 2,1 milliards d’années.

Plusieurs des collègues d’Abderrazak El Albani avaient bien du mal à prendre au sérieux cette découverte car jusque-là, les plus vieux fossiles d’organismes pluricellulaires connus étaient ceux d’organismes à corps mou que l’on a trouvés près de la localité d’Ediacara Hills au nord d’Adélaïde, en Australie. Cela avait conduit à définir la période de l’Ediacara qui s’étend de -650 à -543 millions d’années, mais les dates diffèrent quelque peu selon les auteurs. Elle était suivie de la fameuse explosion cambrienne mise clairement en évidence par les schistes de Burgess.

Rien n’est pourtant venu démentir la découverte d’Abderrazak El Albani et Frantz Ossa depuis lors et on parle même d’un nouveau biote, le Gabonionta, pour désigner le groupe fossile de Franceville, révélant vraisemblablement des organismes qui vivaient en colonies au fond de la mer, à 30 ou 40 mètres de profondeur, dans un écosystème constitué par des macro et des micro-organismes.

Futura en avait rendu compte à l’époque (voir précédent article ci-dessous). Et aujourd’hui, c’est toujours la stupéfaction en prenant connaissance d’un nouvel article publié cette fois-ci dans Proceedings of the National Academy of Sciences (Pnas). Abderrazak El Albani et d’autres collègues y annoncent que non seulement la vie était déjà suffisamment complexe il y a 2,1 milliards d’années pour être sous formes d’organismes pluricellulaires diversifiés, mais qu’elle avait déjà fait la découverte de la mobilité.

Des terriers dans des sédiments marins

Les chercheurs en veulent pour preuve les analyses de ce qui apparaît comme les restes de 80 galeries sinueuses traversant les strates d’argiles noires, toujours sur le site de Franceville, dans la province du Haut-Ogooué. Ces galeries font penser à celles que l’on connaît sous les fonds marins peu profonds de nos jours et qui ont été creusés par des animaux, comme on peut le voir dans l’un des documentaires du commandant Cousteau. Dans le cas présent, elles mesurent jusqu’à 170 millimètres de long et 6 millimètres de large ; il s’agirait donc de la plus ancienne preuve de l’apparition des premiers mouvements chez des êtres multicellulaires sur Terre connue à ce jour.

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Animation 3D obtenue par micro-tomographie. Mise en évidence de la morphologie 3D interne et externe des tubes pyritisés et de la trajectoire de leurs déplacements à travers la roche. © CNRS News

Comme pour les formes de vie marine actuelles, on peut penser que certains des organismes du Gabonionta creusaient à travers les sédiments et les tapis microbiens en strates à la recherche de nutriments et peut-être aussi de zones plus riches en oxygène. En effet, l’apparition de ces organismes complexes semble pouvoir être reliée à la fameuse grande oxydation dans les océans à ce moment-là, il y a 2,4 milliards d’années. Ainsi, comme l’explique Abderrazak El Albani dans un article du journal du CNRS à propos de cette découverte : « L’accroissement à cette période du taux d’oxygène dans les océans a pu apporter l’énergie nécessaire au métabolisme et au développement de ces êtres multicellulaires et également à leur mise en mouvement ». Et en ce qui concerne la question de savoir quel était l’aspect des organismes ayant creusé ces galeries, le géologue y répond par : « Ils étaient peut-être similaires aux amibes coloniales qui, lorsque les ressources deviennent rares, s’agrègent pour former une sorte de limace capable de se déplacer comme un unique organisme, à la recherche d’un environnement plus favorable. »

Une évolution contingente

Toutefois, il y a 2 milliards d’années environ, le taux d’oxygène dans les océans a commencé à chuter, ce qui aurait entraîné leur disparition. Les océans auraient ensuite été relativement anoxiques pendant un milliard d’années avant qu’un second pic d’oxygène n’accompagne l’apparition des organismes de l’Ediacara. On serait donc en présence d’un scénario qui s’est reproduit, soulignant à nouveau la contingence de la Vie mais aussi visiblement sa propension à se complexifier.

Bien conscients de la capacité de la nature à produire des structures géologiques ou des molécules qui pourraient provenir de l’activité de formes de vie mais qui en réalité sont abiogéniques, les chercheurs ont effectué plusieurs tests pour vérifier qu’ils étaient bien en présence de galeries laissées par des formes vivantes.

Ainsi, leurs contenus ont été chimiquement étudiés, révélant des traces indirectes de matière organique avec perminéralisation. Comme l’explique toujours dans le journal du CNRS Abderrazak El Albani : « Il peut s’agir soit d’un corps qui se serait décomposé sur place, soit d’un mucus laissé par l’organisme à la manière de la traîne d’une limace, et le géologue de préciser que La forme interne de ces tunnels atteste également qu’ils ne peuvent résulter d’une modification naturelle de la roche, et que ce sont bien des organismes multicellulaires qui s’y sont frayé un chemin. »

Voilà de quoi donner du grain à moudre aux paléontologues et aux biologistes, non seulement pour comprendre l’histoire de la Vie sur Terre, mais aussi les mécanismes de son évolution.

En juin 2012, le Professeur Abderrazak El Albani de l’université de Poitiers et chercheur à l’IC2MP, à la tête d’une équipe de chercheurs représentant plusieurs institutions, est retourné sur le site de la découverte des fossiles témoignant de l’existence d’une vie multicellulaire de plus de 2 milliards d’années. Ce film-documentaire retrace l’histoire de la découverte et met en lumière le travail des chercheurs sur le terrain. © UniversitePoitiers

Ce qu’il faut retenir

  • En 2008, une équipe de géologues découvrait fortuitement au Gabon, dans des argiles déposées dans des eaux peu profondes il y a 2,1 milliards d’années, les restes fossilisés d’organismes pluricellulaires.
  • La découverte était stupéfiante car on pensait que de tels organismes n’étaient apparus qu’il y a environ 600 millions d’années, pendant l’Ediacara.
  • Le même site livre aujourd’hui des terriers fossilisés laissés par certains de ces organismes à ce moment-là et qui sont la plus ancienne preuve de l’existence d’organismes mobiles.
  • Voilà de quoi repenser l’évolution et son histoire sur Terre.
Pour en savoir plus

Il y a 2 milliards d’années, des organismes grouillaient dans l’eau !

Article de Jean-Luc Goudet publié le 01/07/2010

Ils mesuraient jusqu’à 12 centimètres et vivaient un milliard et demi d’années avant les fossiles les plus anciens connus jusque-là. Et ce ne sont pas de vagues traces que des chercheurs français ont mis au jour mais 250 organismes, dont certains sont déjà modélisés en 3D ! L’heureux et tenace découvreur nous raconte et lance un appel pour sauver le site, très menacé.

Il n’aurait pas fallu publier cette découverte le premier avril car personne n’y aurait cru. Aujourd’hui elle fait la Une de la revue Nature et les paléontologues mettront plusieurs années à la digérer… Fortuitement, en 2008, Abderrazak El Albani, sédimentologue du laboratoire CNRS Hydrasa (Hydrogéologie, argiles, sols et altérations, Poitiers) et Frantz Ossa Ossa, étudiant gabonais, sont tombés, au Gabon, près de Franceville, sur les restes d’environ 250 organismes manifestement pluricellulaires, c’est-à-dire composés de nombreuses cellules. Bref, une vie organisée, presque moderne. En témoignent leurs formes et leurs tailles, de 1 à 12 centimètres.

Les fossiles étaient bien visibles, comme le nez au milieu de la figure. Et l’endroit n’est pas une contrée inconnue, c’est une carrière qui a vu passer d’innombrables gratteurs de sol. « Cela fait des décennies qu’on creuse à cet endroit ! » s’étonne Abderrazak El Albani, interrogé par Futura-Sciences.

Vraiment surprenant ? Stupéfiant même, car les terrains sont datés de 2,1 milliards d’années. Or, les plus anciennes traces d’organismes pluricellulaires identifiées jusqu’ici remontent à environ 600 millions d’années… On connaît des traces d’organismes beaucoup plus anciens, qui ont laissé des roches particulières, les stromatolites. Les plus anciennes dont on est absolument sûr qu’elles ont été formées par des organismes vivants datent de 2,7 milliards d’années. De telles roches existaient déjà il y a 3,5 milliards d’années, cependant on discute encore de leur origine biologique. Mais ces fabricants de stromatolites étaient des bactéries, c’est-à-dire des cellules sans noyau (des procaryotes) et vivant isolément les unes des autres.

Vers -600 millions d’années, les fossiles deviennent nombreux et témoignent d’une vie très diversifiée. Ces organismes de grandes tailles sont nécessairement pluricellulaires, différant largement des bactéries, leurs cellules devant posséder un noyau (ce sont des eucaryotes). Cette période est même décrite comme l’explosion cambrienne, du nom de l’ère géologique. Une vaste réserve de fossiles, baptisée faune d’Ediacara, du nom de la région d’Australie où elle a été trouvée, montre une grande quantité d’organismes à corps mou, dont des algues.

« Ces fossiles, d’autres ont dû les voir »

Pourquoi une telle diversification à cette époque ? Logique, pensent les paléontologues. Avant cette période, la Terre subissait un long épisode glaciaire, pendant laquelle, probablement, les calottes polaires s’étendaient jusqu’à l’équateur ou presque (épisode dit de la Terre boule de neige). Avant cette limite fatidique de 600 millions d’années, la vie organisée semblait impossible. Donc inutile d’en chercher des traces. « Ces fossiles, d’autres ont dû les voir, affirme Abderrazak El Albani. Mais personne n’a voulu croire ou s’intéresser à ce qui ressemble à des fossiles dans des couches aussi anciennes… »

Le chercheur français a alors constitué une équipe internationale rassemblant des géochimistes, des minéralogistes et des paléontologues. Deux cents kilos d’échantillons ont pris le chemin de multiples laboratoires pour des analyses et des identifications. La microtomographie X (utilisant le même principe que les scanners médicaux mais avec des doses de rayons bien plus élevées) a permis de préciser la forme et la structure de fossiles inclus dans la roche sans les détruire. Au total, 21 personnes appartenant à 16 institutions signent l’article publié aujourd’hui dans la revue Nature. « Il a été très difficile de convaincre les gens, raconte Abderrazak El Albani. Il nous a fallu effectuer de nombreuses vérifications et vraiment blinder le dossier… »

Aujourd’hui, la place est au bonheur de la découverte et aux discussions qui vont enflammer la communauté des paléontologues. Il reste à poursuivre l’étude des ces organismes et à mieux comprendre cet écosystème. Leur environnement, indiqué par la nature des sédiments, est connue. « Les fossiles se trouvent dans une couche d’argilite noire et de limon. Il s’agit d’un milieu marin, sous une profondeur d’environ trente mètres et qui subissait des marées et des tempêtes (lesquelles laissent des traces qu’on peut lire dans le sédiment). »

« Il faut arrêter le massacre »

Comment une vie aussi organisée a-t-elle pu apparaître si tôt ? A cause de l’oxygène, estime Abderrazak El Albani. Sa quantité dans l’atmosphère a connu un premier pic, qui a culminé vers -2,4 milliards d’années. La teneur a ensuite chuté. « La hausse de l’oxygène a permis aux organismes de cette époque de disposer d’une plus grande quantité d’énergie et d’évoluer vers une plus grande complexité et vers la coopération entre cellules pour former des êtres multicellulaires ».

Ces fluctuations d’oxygène suivent celles du climat. L’explosion cambrienne correspond à la fin d’une longue période glacée et, il y a 2,1 milliards d’années, la Terre sortait aussi d’une grande glaciation globale. En somme, le scénario serait le même que celui qui, vers -600 millions d’années, a conduit à l’explosion cambrienne. La Terre se réchauffe, les glaces reculent, l’oxygène grimpe, la vie en profite.

Tout cela reste à préciser. Cette découverte induira certainement d’autres études et il y a fort à parier que, en d’autres endroits de la planète, de nombreuses équipes se mettront à creuser dans les couches anciennes à la recherche, cette fois, de fossiles. Quant au site gabonais, il recèle encore certainement d’innombrables trésors. Mais son avenir est très menacé car l’exploitation de la carrière se poursuit. « Il faut arrêter le massacre » clame Abderrazak El Albani, qui souhaite que le site soit désormais protégé. Il faut aussi, rappelle-t-il, « des moyens, des bras et des têtes » pour poursuivre le travail dans ce domaine de la Terre primitive où la recherche française, selon lui, est très en retard.

La faune d’Ediacara, dont les premières découvertes par Reg Sprigg remontent à 1946, fait toujours parler d’elle aujourd’hui, constituant une référence et une borne. Il en serait probablement de même pour cet écosystème du Gabon (le nommera-t-on ainsi ?), dont on devrait parler longtemps et qui repousse les bornes de la vie beaucoup, beaucoup plus loin…

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