Des chercheurs du MIT ont trouvé des preuves que certaines formes de vie primitives ont commencé à utiliser l'oxygène des centaines de millions d'années avant qu'il ne s'accumule dans l'atmosphère terrestre. L'étude retrace une enzyme clé de traitement de l'oxygène à l'ère mésoarchéenne, suggérant que des microbes consommaient l'oxygène produit par les cyanobactéries. Cette découverte remet en question les compréhensions précédentes du calendrier de la respiration aérobie.
L'oxygène est devenu une partie stable de l'atmosphère terrestre il y a environ 2,3 milliards d'années lors du Grand Événement d'Oxydation, permettant l'évolution des organismes respirant l'oxygène. Cependant, les cyanobactéries, premiers producteurs d'oxygène connus, sont apparues il y a environ 2,9 milliards d'années, produisant de l'oxygène par photosynthèse pendant des centaines de millions d'années auparavant. Une nouvelle étude de géobiologistes du MIT aborde pourquoi les niveaux d'oxygène sont restés bas malgré cette production. Publiée dans Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, la recherche a examiné les réductases d'oxygène à cuivre héminique, enzymes essentielles à la respiration aérobie qui convertissent l'oxygène en eau. Ces enzymes sont présentes dans la plupart des organismes modernes respirant l'oxygène, des bactéries aux humains. L'équipe a analysé des séquences génétiques de milliers d'espèces, les cartographiant sur un arbre évolutif de la vie et utilisant des preuves fossiles pour dater les branches. Leur analyse indique que l'enzyme a évolué pour la première fois au Mésoarchéen, de 3,2 à 2,8 milliards d'années—plusieurs centaines de millions d'années avant le Grand Événement d'Oxydation. Cette chronologie suggère que les microbes près des cyanobactéries consommaient rapidement l'oxygène dès sa formation, empêchant son accumulation atmosphérique. «Cela change dramatiquement l'histoire de la respiration aérobie», a déclaré la co-auteure Fatima Husain, postdoc au Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et planétaires du MIT. «Notre étude s'ajoute à cette histoire qui émerge très récemment selon laquelle la vie a peut-être utilisé l'oxygène beaucoup plus tôt que ce qu'on pensait auparavant.» Les co-auteurs incluent Gregory Fournier du MIT, et Haitao Shang et Stilianos Louca de l'Université de l'Oregon. Les résultats s'appuient sur des recherches antérieures du MIT confirmant la production précoce d'oxygène par les cyanobactéries il y a environ 2,9 milliards d'années. Husain a noté : «Nous savons que les micro-organismes producteurs d'oxygène étaient présents bien avant le Grand Événement d'Oxydation.» La recherche met en lumière l'adaptabilité de la vie dans l'histoire ancienne de la Terre, les organismes évoluant pour utiliser l'oxygène dans des environnements localisés bien avant l'oxygénation globale.