Des molécules de stéroïdes anciennes découvertes il y a 1,64 milliard d'années

Aug 30, 2023

Henrik5000/iStock

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Bien avant les anciens humains, la Terre était largement peuplée de formes de vie microbiennes à l'époque préhistorique. Et maintenant, les scientifiques ont retracé un ancien enregistrement de la vie eucaryote sur la Terre.

Pour commencer, les eucaryotes sont un groupe diversifié d'organismes avec des noyaux dans leurs cellules. C'est un terme général qui fait référence au "royaume de la vie", qui comprend tous les animaux, les plantes et les algues. On estime que les eucaryotes existent depuis plus de 2 milliards d'années.

Une équipe de chercheurs a découvert un enregistrement moléculaire unique d'eucaryotes. La découverte de fossiles eucaryotes précoces peut aider à mieux comprendre les conditions sous-jacentes à l'évolution de formes de vie complexes.

Dans les roches anciennes, ils ont découvert un nouveau type de stéroïdes, qui sont des composés organiques biologiquement actifs. C'est ce qu'on appelle les protostéroïdes.

Cette découverte suggère que la vie eucaryote complexe était abondante tout au long du Moyen Âge de la Terre. Il vérifie même l'hypothèse du lauréat du prix Nobel Konrad Bloch sur la présence d'anciens composés stéroïdiens.

Les fossiles d'anciens organismes eucaryotes sont rares, mais les chercheurs ont émis l'hypothèse qu'il pourrait y avoir des traces de fossiles moléculaires dans les roches.

Les chercheurs ont découvert des molécules de protostéroïdes dans les strates sédimentaires du milieu du Protérozoïque dans la formation australienne de Barney Creek. Ces roches datent de 1,64 milliard d'années.

L'université nationale australienne

Les résultats ont confirmé la domination des premiers eucaryotes dans les habitats aquatiques il y a au moins 0,8 à 1,6 milliard d'années.

"Presque tous les eucaryotes biosynthétisent les stéroïdes, comme le cholestérol qui est produit par les humains et la plupart des autres animaux", a déclaré Benjamin Nettersheim du MARUM, Université de Brême, et l'un des premiers auteurs de cette étude, dans un communiqué officiel.

Nettersheim ajoute: "En raison des effets potentiellement néfastes sur la santé des taux élevés de cholestérol chez l'homme, le cholestérol n'a pas la meilleure réputation d'un point de vue médical. Cependant, ces molécules lipidiques font partie intégrante des membranes cellulaires eucaryotes où elles contribuent à une variété de fonctions physiologiques. En recherchant des stéroïdes fossilisés dans des roches anciennes, nous pouvons retracer l'évolution d'une vie de plus en plus complexe."

Mais comment les scientifiques ont-ils trouvé ce nouveau type de molécule dans les roches anciennes ? C'est, après tout, un processus assez difficile.

Les chercheurs ont commencé par expérimenter plusieurs stratégies pour convertir les stéroïdes modernes connus en leurs homologues fossilisés. Cela a amélioré leur compréhension de ce qu'il faut rechercher.

"Une fois que nous avons connu notre cible, nous avons découvert que des dizaines d'autres roches, prélevées dans des cours d'eau vieux d'un milliard d'années à travers le monde, suintaient de molécules fossiles similaires", a déclaré Jochen Brocks, premier auteur de cette étude de l'Université nationale australienne. ANU).

Après avoir identifié la cible, les scientifiques ont utilisé un laser pour scruter les roches anciennes, tandis qu'un spectromètre de masse à ultra haute résolution a été utilisé pour détecter les molécules.

Les auteurs soulignent que les produits métaboliques des cyanobactéries et des premières algues eucaryotes ont commencé à remplir l'atmosphère terrestre d'oxygène il y a environ des centaines de millions d'années.

Peu de temps après l'événement froid "Snowball Earth" s'est produit et les communautés de protostérols ont commencé à disparaître du globe. Le dernier ancêtre commun de tous les eucaryotes vivants a peut-être vécu il y a 1,2 à 1,8 milliard d'années.

Il est possible que le dernier ancêtre commun de tous les eucaryotes existants ait vécu il y a 1,2 à 1,8 milliard d'années. Ses descendants ont évolué pour s'adapter à la chaleur, au froid et aux rayons UV - et ont finalement remplacé leurs ancêtres.

Les résultats ont été rapportés dans la revue Nature.

Résumé de l'étude :

La vie eucaryote semble s'être épanouie étonnamment tard dans l'histoire de notre planète. Ce point de vue est basé sur la faible diversité des fossiles eucaryotes diagnostiques dans les sédiments marins d'âge mi-protérozoïque (il y a environ 1 600 à 800 millions d'années) et sur l'absence de stéranes, les fossiles moléculaires des stérols membranaires eucaryotes. Cette rareté des restes eucaryotes est difficilement conciliable avec les horloges moléculaires qui suggèrent que le dernier ancêtre commun eucaryote (LECA) serait déjà apparu il y a environ 1 200 à plus de 1 800 millions d'années. Le LECA, quant à lui, a dû être précédé de plusieurs centaines de millions d'années par des formes eucaryotes du groupe souche3. Nous rapportons ici la découverte de protostéroïdes abondants dans des roches sédimentaires d'âge protérozoïque moyen. Ces composés primordiaux étaient auparavant restés inaperçus car leurs structures représentent les premiers intermédiaires de la voie de biosynthèse moderne des stérols, comme l'avait prédit Konrad Bloch4. Les protostéroïdes révèlent un «biote de protostérol» écologiquement important qui était répandu et abondant dans les environnements aquatiques il y a au moins 1 640 à environ 800 millions d'années et qui comprenait probablement d'anciennes bactéries productrices de protostérols et des eucaryotes à ramification profonde. Les eucaryotes modernes ont commencé à apparaître à l'époque tonienne (il y a 1 000 à 720 millions d'années), alimentés par la prolifération d'algues rouges (rhodophytes) il y a environ 800 millions d'années. Cette « transformation tonienne » apparaît comme l'un des tournants écologiques les plus profonds de l'histoire de la Terre.