Les stéroïdes primordiaux résolvent longtemps

Les composés d'il y a 1,6 milliard d'années révèlent une transition microbienne qui a ouvert la voie à une grande partie de la vie actuelle sur Terre.

Les stéroïdes découverts dans une roche vieille de 1,6 milliard d'années pourraient aider les scientifiques à résoudre un mystère de longue date sur l'évolution de la vie unicellulaire.

Ces composés sont produits par des organismes eucaryotes, qui sont définis comme ayant des cellules avec des noyaux et des organites intérieurs liés par des membranes. Les eucaryotes modernes comprennent les plantes, les champignons et les animaux. En revanche, les procaryotes - bactéries et archées - n'ont pas ces caractéristiques. Sur la base de données moléculaires, les chercheurs savent que les eucaryotes unicellulaires ont évolué pour la première fois il y a au moins 2 milliards d'années, mais il existe très peu d'enregistrements fossiles de leurs premiers jours.

Ce qui est particulièrement déroutant, c'est que les stéroïdes que les eucaryotes produisent dans le cadre de leurs membranes n'apparaissent dans les archives fossiles qu'il y a environ 800 millions d'années. Le dernier ancêtre commun des eucaryotes modernes, y compris les humains d'aujourd'hui, a vécu il y a environ 1,2 milliard d'années et a dû produire ces stéroïdes, ce qui a semé la confusion quant à la raison pour laquelle ils n'étaient pas apparus dans les roches anciennes.

Maintenant, les chercheurs ont découvert qu'ils cherchaient la mauvaise chose. Au lieu de rechercher des composés stéroïdiens d'apparence moderne, ils ont découvert des précurseurs d'étapes antérieures du métabolisme des microbes. L'équipe a publié ses résultats mercredi 7 juin dans la revue Nature.

"C'est comme passer devant quelque chose d'évident tous les jours sans le" voir "", a déclaré à Live Science, le premier auteur de l'étude, Jochen Brocks, professeur à la Research School of Earth Sciences de l'Australian National University. "Mais une fois que vous savez à quoi ça ressemble, vous le voyez soudainement partout."

Une fois que les chercheurs ont déterminé quelles molécules rechercher, ils les ont trouvées partout dans des roches sédimentaires datant d'il y a entre 1 et 1,6 milliard d'années. Cela change l'image de ce que les chercheurs pensaient de l'abondance originelle des eucaryotes, a déclaré Brocks.

"Nous pensions auparavant que les eucaryotes étaient soit très peu abondants, soit limités à des environnements marginaux où nous ne pouvons pas trouver de fossiles moléculaires", a-t-il déclaré. "Il semble maintenant que des formes plus primordiales pourraient être assez abondantes même dans un habitat marin ouvert."

Les composés ont été initialement trouvés dans des roches qui se sont formées au fond de l'ancien océan, qui sont maintenant exposées sur terre dans le Territoire du Nord de l'Australie. Cependant, lorsque les chercheurs ont étendu leur chasse à des roches vieilles d'un milliard d'années dans le monde, ils ont trouvé des traces de stéroïdes dans d'anciennes voies navigables du monde entier, notamment en Afrique de l'Ouest, en Scandinavie et en Chine.

Les échantillons les plus anciens datent de 1,64 milliard d'années ; les scientifiques n'ont pas encore trouvé de roches plus anciennes suffisamment bien conservées pour être analysées. Il y a aussi une lacune dans les archives d'il y a entre 1 milliard et 800 millions d'années, a déclaré Brocks, car peu de roches marines de cette période existent encore. Cette période est juste à l'aube de l'émergence des eucaryotes modernes, dit-il, il est donc important de combler ces lacunes.

La nouvelle étude est un "pas en avant significatif" dans le remplissage des données manquantes sur les premiers eucaryotes, a déclaré Laura Katz, biologiste au Smith College qui étudie l'évolution des eucaryotes mais n'a pas participé à la nouvelle étude.

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"Cet article nous aide à comprendre ces premiers eucaryotes et à quoi les premiers eucaryotes auraient pu ressembler", a déclaré Katz.

Ces organismes ont évolué dans un environnement très différent de celui d'aujourd'hui, a déclaré à Live Science Andrew Roger, biologiste moléculaire à l'Université Dalhousie au Canada qui n'était pas impliqué dans la recherche. L'atmosphère terrestre ne contenait pas de niveaux significatifs d'oxygène jusqu'à il y a 2,4 milliards d'années et n'a atteint les niveaux d'oxygène modernes qu'il y a 650 millions d'années, a déclaré Roger.

Les niveaux d'oxygène dans l'atmosphère peuvent avoir joué un rôle dans le moment de l'évolution des eucaryotes, étant donné que la plupart des eucaryotes utilisent l'oxygène dans leur métabolisme, a-t-il déclaré. Il est même possible que des stéroïdes nouvellement développés aient permis à ces premiers eucaryotes de se déplacer dans de nouveaux environnements riches en oxygène, a déclaré Katz.

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Stephanie Pappas est rédactrice pour Live Science, couvrant des sujets allant de la géoscience à l'archéologie en passant par le cerveau et le comportement humains. Elle était auparavant rédactrice principale pour Live Science, mais est maintenant indépendante basée à Denver, au Colorado, et contribue régulièrement à Scientific American et à The Monitor, le magazine mensuel de l'American Psychological Association. Stephanie a obtenu un baccalauréat en psychologie de l'Université de Caroline du Sud et un certificat d'études supérieures en communication scientifique de l'Université de Californie à Santa Cruz.

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