Pendant les périodes connues sous le nom de Snowball Earth, entre 720 et 635 millions d’années, les premiers eucaryotes – des formes de vie cellulaire complexes qui ont finalement évolué vers la diversité de la vie multicellulaire que nous voyons aujourd’hui – auraient pu attendre les choses dans les étangs de la fonte, selon de nouvelles recherches du MIT.
Snowball Earth est le terme familier pour des périodes de temps dans l’histoire de la Terre au cours de laquelle la planète a glacé.
Il est souvent utilisé comme référence aux deux événements de glaciation consécutifs de plusieurs millions d’années qui ont eu lieu pendant la période cryogénienne, que les géologues appellent le temps entre 635 et 720 millions d’années.
Que la Terre était plus une boule de neige durcie ou une «boucle» plus douce est toujours en débat.
Mais les scientifiques sont certains d’une chose: la majeure partie de la planète a été plongée dans un gel profond, avec des températures mondiales moyennes de moins 50 degrés Celsius.
La question a été: comment et où la vie a-t-elle survécu?
«Nous sommes intéressés à comprendre les fondements de la vie complexe sur Terre», a déclaré Fatima Husain, étudiante diplômée au MIT.
« Nous voyons des preuves des eucaryotes avant et après le cryogénian dans le dossier fossile, mais nous manquons en grande partie de preuves directes de l’endroit où ils auraient pu vivre pendant. »
«La grande partie de ce mystère est que nous savons que la vie a survécu. Nous essayons simplement de comprendre comment et où.»
Il existe un certain nombre d’idées où les organismes auraient pu être abritées pendant la Terre de la boule de neige, y compris dans certaines parcelles de l’océan ouvert (si de tels environnements existaient), dans et autour des évents hydrothermaux profonds et sous des calottes glaciaires.
En considérant les étangs d’eau de fonte, Husain et ses collègues ont poursuivi l’hypothèse selon laquelle les eaux de fonte des glaces de surface peuvent également être capables de soutenir la vie eucaryote précoce à l’époque.
« Il y a beaucoup d’hypothèses pour l’endroit où la vie aurait pu survivre et abrité pendant le cryogénian, mais nous n’avons pas d’excellents analogues pour tous », a déclaré Husain.
«Les étangs d’eau de fonte ci-dessus se produisent sur Terre aujourd’hui et sont accessibles, nous donnant la possibilité de vraiment nous concentrer sur les eucaryotes qui vivent dans ces environnements.»
Pour leur étude, les chercheurs ont analysé les échantillons prélevés dans des étangs d’eau de fonte en Antarctique.
En 2018, les scientifiques se sont rendus dans une région de la plate-forme de glace McMurdo en Antarctique oriental, connu pour accueillir de petits étangs de glace fondue, chacun à quelques pieds de profondeur et de quelques mètres de large.
Là, l’eau gèle jusqu’au fond marin, dans le processus piégeant les sédiments de couleur foncée et les organismes marins.
La perte de glace du vent de la surface crée une sorte de tapis roulant qui amène ces débris piégés à la surface au fil du temps, où il absorbe la chaleur du soleil, provoquant la fonte de la glace, tandis que les débris entourés reflètent la lumière du soleil entrant, ce qui résulte de la formation de bassins d’eau de fusion peu profonds.
Le bas de chaque étang est tapissé de tapis de microbes qui se sont construits au fil des ans pour former des couches de communautés cellulaires collantes.
« Ces tapis peuvent avoir quelques centimètres d’épaisseur, colorés, et ils peuvent être très clairement superposés », a déclaré Husain.
Ces tapis microbiens sont constitués d’organismes photosynthétiques à cellules procaryotes, procaryotes qui n’ont pas de noyau cellulaire ou d’autres organites.
Bien que ces microbes anciens soient connus pour survivre dans certains des environnements les plus difficiles de la Terre, y compris les étangs d’eau de fonte, les chercheurs voulaient savoir si les eucaryotes – des organismes complexes qui ont évolué un noyau cellulaire et d’autres organites liés à la membrane – pouvaient également résister à des circonstances similaires.
Répondre à cette question prendrait plus qu’un microscope, car les caractéristiques déterminantes des eucaryotes microscopiques présentes parmi les tapis microbiens sont trop subtiles pour distinguer les yeux.
Pour caractériser les eucaryotes, les auteurs ont analysé les tapis pour des lipides spécifiques qu’ils font appelés stérols, ainsi que des composants génétiques appelés acide ribonucléique ribosomal (ARNr), qui peuvent tous deux être utilisés pour identifier les organismes à différents degrés de spécificité.
Ces deux ensembles d’analyses indépendants ont fourni des empreintes digitales complémentaires pour certains groupes eucaryotes.
Dans le cadre de leurs recherches lipidiques, les chercheurs ont trouvé de nombreux stérols et gènes d’ARNr étroitement associés à des types spécifiques d’algues, de protistes et d’animaux microscopiques parmi les tapis microbiens.
Ils ont pu évaluer les types et l’abondance relative des lipides et des gènes d’ARNr de l’étang à l’étang, et ont constaté que les étangs hébergeaient une diversité surprenante de la vie eucaryote.
« Il n’y a pas deux étangs identiques. Il y a des moulages répétitifs de personnages, mais ils sont présents dans des abondances différentes », a déclaré Husain.
«Et nous avons trouvé divers assemblages d’eucaryotes de tous les grands groupes de tous les étangs étudiés.»
«Ces eucaryotes sont les descendants des Eucaryotes qui ont survécu à la Terre des boule de neige.»
«Cela souligne vraiment que les étangs d’eau de fonte pendant la Terre de la boule de neige auraient pu servir d’oases au-dessus de la glace qui ont nourri la vie eucaryote qui a permis la diversification et la prolifération de la vie complexe – y compris nous – plus tard.»
