Les origines de la vie
De la formation de la Terre à l'apparition des bactéries
Anciens scénarios et nouvelles approches
Alain Boudet
Il y a 4,560 milliards d'années, naissance de la Terre
Il y a environ 4,56 milliards d'années, la planète Terre est née au sein de l'Univers, dans la galaxie appelée Voie Lactée. Un milliard d'années s'appelle aussi une Giga-année (Ga). 4,560 milliards d'années s'écrivent aussi 4,560 giga-années ou 4'560'000'000 années ou 4560 millions d'années.
En ce temps-là, à un certain endroit du pourtour de la voie lactée, il y avait un vaste nuage de gaz et de poussières qui tourbillonnaient. Peu à peu, les poussières se sont agglomérées pour former le soleil, autour duquel gravitait un disque de poussières.
Dans ce disque, les poussières se sont également agglomérées et ont formé des amas de matière rocheuse. Parfois, ces blocs entrent en collision et certains explosent sous le choc. D'autres résistent et attirent d'autres blocs rocheux. Ils fusionnent avec certains d'entre eux et forment des boules rocheuses chaudes. Tout cela se produit pendant une trentaine de millions d'années. C'est ainsi que se forment les 4 premières planètes du système solaire, Mercure, Vénus, Mars et la Terre.
La Terre devient rapidement très chaude sous l'effet des collisions des blocs rocheux et des désintégrations d'éléments radioactifs. Elle est le siège d'une intense activité sismique et volcanique et se réchauffe jusqu'à environ 4700 °C. À cette température, la roche est en fusion et coule sous forme de lave.
Puis commence le refroidissement de la planète. Des surfaces solides se forment à la surface. Au début, elle n'est constituée que de minéraux. Elle ne peut accueillir aucune vie.
Il y a 4,360 milliards d'années, l'eau liquide entre en scène
L'eau tient une place très importante sur Terre à la fois par sa quantité et surtout par son rôle dans le maintien de la vie. Les substances qui sont ingérées ou excrétées par les organismes sont acheminées par l'eau. C'est nécessairement en présence d'eau liquide que la vie est apparue sur la terre. Mais comment?
Dans des roches datées de 4,36 milliards d'années dans l'ouest de l'Australie occidentale, on a découvert des cristaux de zircon, minéral exceptionnellement résistant, dont la composition en oxygène suggère qu'ils se sont formés dans l'eau. Ainsi de l'eau liquide était présente en surface il y a 4,36 Ga.
Le scénario le plus accepté est que l'eau présente dans l'atmosphère sous forme de vapeurs s'est condensée en nuages. Les nuages sont constitués de fines gouttelettes d'eau liquide en suspension. Les nuages sont tombés en pluies diluviennes pendant des millions d'années, formant les océans.
Mais d'où venait cette vapeur d'eau? On ne le sait pas et les scientifiques ne peuvent qu'imaginer des scénarios.
Pour certains, la vapeur était présente dès la formation de la Terre quand elle était encore chaude. L'hydrogène de l'eau serait venu des vent solaires. L'eau est devenue liquide lorsque la Terre s'est refroidie vers 1100°C. Toutefois ce scénario est controversé parce que cela suppose un refroidissement lent de la planète, étalé sur un milliard d'années au moins. Or on estime que l'eau liquide était déjà présente 200 millions d'années après la naissance de la Terre.
Une autre théorie avance que de l'eau a été apportée de l'espace par les comètes. Les comètes sont des mélanges de grains de poussière et de glace pour environ moitié - moitié. La Terre a été bombardée par d'énormes comètes pendant 600 millions d'années. La force de l'impact de la comète dégage de la chaleur et l'eau s'évapore dans l'atmosphère.
Il est impossible de dénombrer la quantité de comètes tombées sur Terre, car toutes les traces ont été effacées par les bouleversements géologiques. Mais on a pu évaluer cette quantité sur la Lune qui, on le suppose, a été soumise aux mêmes bombardements que tout le système solaire. Les traces des impacts sur la lune sont visibles sous forme de cratères et on les compte par milliers. On a évalué que le volume d'eau relâché dans l'atmosphère est suffisant pour remplir les océans.
Il y a 3,800 milliards d'années, les bactéries entrent en scène
C'est en découvrant des squelettes fossilisés et des coquillages que nous savons que des animaux ont vécu autrefois sur la Terre (voir partie suivante, L'épopée des animaux). Nous pouvons en reconstituer leur morphologie probable d'après les traces qu'ils ont laissées dans les roches. La chair a disparu. Seuls sont restés les tissus minéralisés.
Bien entendu, on n'a pas de traces pour les époques les plus reculées où les roches étaient en fusion ou bien se sont enfoncées dans les profondeurs de la croûte terrestre par le déplacement des plaques. Il faut que la roche ait été figée pour que les traces minéralisées se soient conservées.
Comment savoir à quelle époque ont vécu les organismes fossiles? Il existe des techniques de datation basées sur l'analyse de la composition chimique (par exemple en carbone 14) de ces tissus ou des roches dans lesquelles ils sont incrustés. Toutefois, ces techniques reposent sur une loi théorique, établie à partir de phénomènes réguliers comme la décroissance radioactive du carbone 14, que l'on extrapole sur des millions et milliards d'années. Rien ne prouve que cette extrapolation est valide, car des facteurs extérieurs tels que des bombardements cosmiques peuvent avoir interféré. Les techniques sont d'autant moins fiables qu'on veut estimer des dates plus anciennes. Chaque fois qu'elles ont été affinées, l'estimation de la datation a été reculée vers le passé. (voir aussi L'âge de la terre)
Stromatolithes actuels en Australie (Shark Bay)
Merci à M. Lainé, lycée de Lognes
Agrandir cette image Cliquez ici pour la voir à sa taille originale.
Stromatolithe fossile de l'ouest de l'Australie
:copyright: 2001, M.J. Farabee
Cyanobactéries fossiles. Massifs nord de l'Australie, Bitter Springs Chert. Âge estimé 1 Ga.
:copyright: J. William Schopf. Merci à University of California Museum of Paleontology
Cyanobactérie fossile. Massifs "north pole" de l'Australie, Apex Chert. Âge estimé à 3,465 Ga
:copyright: 2001 UCLA (W. Schopf). Merci à M.J. Farabee
Quoiqu'il en soit, selon l'état actuel de ces techniques, les géologues ont attribué un âge aux massifs rocheux de la planète. Plus exactement, ils estiment la durée écoulée depuis le moment où la roche s'est figée. Depuis cette époque, elle n'a plus été fondue, transformée par des cataclysmes ou modifiée fondamentalement. C'est en fouillant dans les massifs les plus anciens que les géologues ont tenté de trouver des réponses à leurs questions: quelles sont les formes de vie les plus anciennes et quand sont-elles apparues?
Ils ont découvert des formes fossilisées d'innombrables bactéries et d'archées (sortes de bactéries anciennes - prononcez arké, comme dans archaïque), ainsi que d'autres traces indirectes de leur existence. Ce sont les organismes les plus anciens ayant existé sur Terre.
Stromatolithes fossiles
Un indice certain de l'existence de bactéries dans certains massifs anciens est la présence de roches feuilletées appelées stromatolithes (en anglais stromatolites). De tels stromatolithes non fossilisés existent encore actuellement en Australie (Shark Bay) sous leur forme évolutive en cours de croissance. Ils sont produits par un tapis de bactéries qui sécrètent une substance gélatineuse calcaire qui se minéralise par dessous (Institut Français d'éducation, ENS Lyon). Ce sont des cyanobactéries, un nom qui signifie bactéries bleues. Elles sont encore appelées algues bleues.
L'existence de stromatolithes fossiles a été signalée dans des roches datant de 3,5 Ga en Afrique du Sud (Barberton) et en Australie (région de Pilbara).
Cela suggère que des cyanobactéries étaient actives à cette époque.
Cyanobactéries fossiles
Dans ces stromatolithes anciens, les chercheurs ont eu la chance de découvrir les fossiles de bactéries. Il semble impossible que des bactéries, constituées d'une seule cellule gélatineuse, puissent se minéraliser. Pourtant c'est le cas des cyanobactéries qui peuvent produire une coquille riche en carbone organique. Les géologues les ont observées en découpant de fines tranches de roches dans les stromatolithes.
Toutefois, certains ont mis en doute cette interprétation, estimant qu'il s'agissait d'artéfacts géologiques. André Kempe et Wladislaw Altermann ont montré par des analyses nanoscopiques poussées qu'il y avait un mélange des deux.
Oxydes de fer
Tout organisme vivant est en interaction avec son environnement. Il absorbe des substances dont il se nourrit et rejette d'autres substances. De la même façon qu'on saura qu'un animal est passé dans la forêt par les déjections qu'il y a laissées, on peut présumer de la présence de bactéries par l'action chimique qu'elles ont eues sur l'environnement. De nombreuses bactéries absorbent du gaz carbonique et rejettent de l'oxygène comme produit de leur digestion.
L'existence de gisements de fer dans des roches très anciennes témoigne de cette interaction. À cette époque, le fer existait à l'état dissous dans l'eau. Pour qu'il s'accumule au fond de l'océan, il a dû être oxydé et tomber. Mais l'atmosphère était chargée en gaz carbonique et ni l'air ni l'eau ne contenaient d'oxygène libre. Il fallait que des bactéries soient présentes pour oxyder le fer.
La majorité des gisements de fer datent de 2,3 à 2,5 Ga. Les plus anciens datent de 3,8 Ga. Des bactéries vivantes existaient donc déjà à cette époque.
On connait à l'heure actuelle des bactéries capables de telles transformations chimiques qu'elles réalisent grâce à l'apport énergétique de la lumière. Cette réaction est appelée photosynthèse. Les bactéries qui assurent la photosynthèse contiennent de la chlorophylle. Ce sont à nouveau des cyanobactéries. De telles bactéries vivaient à faible profondeur dans l'eau afin de recevoir la lumière.
Traces chimiques
Dans l'ouest du Groenland (Ishua), se trouvent des sédiments de 3,7 à 3,9 milliards d'années. À certains emplacements, on a détecté des traces chimiques de carbone 12, qui, pour les géochimistes sont peut-être la signature des organismes vivants (archées et bactéries). Les êtres vivants sont constitués de préférence par les isotopes légers du carbone, du soufre et de certains métaux dits bioessentiels (fer, nickel, molybdène…).
La vie cellulaire devait donc déjà exister dès 3,8 milliards d'années, dans l'élément liquide, peu de temps après l'apparition de l'eau. Les bactéries sont les êtres vivants les plus rudimentaires, constitués d'une seule cellule sans noyau.
Bactéries de l'extrême
Jusqu'à récemment, les chercheurs pensaient que la vie était impossible dans ces temps reculés, dans un environnement qu'on imagine terriblement hostile. L'histoire des sciences montre combien il est fréquent que l'humanité et ses scientifiques n'envisagent pas facilement ce qui est en-dehors de leur champ d'expérience et sont réticents à dépasser le cadre de leurs idées conventionnelles. À cette époque, la Terre était bombardée de météorites, l'eau des océans contenait de l'acide corrosif, l'atmosphère était toxique, et la lumière du soleil, voilée par d'épais nuages, n'arrivait pas jusqu'au sol. Par ailleurs, notre expérience nous incite à penser que la vie est fragile et facilement détériorée par des chaleurs extrêmes, les grandes pressions, les produits toxiques, le manque de lumière et de nourriture. Comment des bactéries auraient-elles pu vivre et survivre dès les premiers âges de la Terre?
Or, plus les recherches se développent et plus ce que nous croyons impossible se révèle en réalité possible. Aujourd'hui, les chercheurs ont découvert que des formes de vie de type bactérien vivent et prospèrent dans des conditions extrêmes. Elles ont tout simplement une génétique et un métabolisme très différents de ceux des bactéries courantes. Pour cette raison, elles ont été nommées archées.
Certaines archées vivent très à l'aise dans des eaux bouillantes (par exemple dans les sources chaudes du parc national de Yellowstone aux USA). D'autres prospèrent dans des eaux très alcalines, ou très acides (eau chargée d'acide sulfurique) ou très salées, dans le pétrole, les marais, souvent en l'absence d'oxygène. Certaines vivent dans l'estomac des animaux.
Loricifère. :copyright: Roberto Danovaro
Des archées sont capables de se développer en l'absence de lumière. Au fond des océans, on en trouve dans l'eau chaude de plus de 100°C, issue de sources hydrothermales volcaniques. On en trouve aussi dans des sédiments sous-marins, par exemple au large du Pérou. En 2003, des chercheurs de l'Ifremer de Brest (France) ont découvert des archées dans une couche de sédiments datant de 111 millions d'années. Elles vivent sans oxygène et sans lumière à une température d'environ 100°C dans la terre à plus de 6100 m en-dessous de la surface de la mer et 1600 m en-dessous du fond de la mer. Très récemment, des archées ont été repérées dans la glace de l'Antarctique, à trois kilomètres de profondeur. (Source: Une vie inconnue grouille à 1,5 kilomètre de profondeur, Futura-Sciences, juin 2008).
Les archées n'ont pas le monopole de la vie sans oxygène. Des créatures plus élaborées de la famille du groupe des Loricifères formées de plusieurs cellules ont été trouvées en 2010 en Méditerranée par le professeur Roberto Danovaro et des scientifiques du département de sciences marines d'Ancône en Italie. Elles vivent dans un environnement riche en sulfures dont elles se "nourrissent".
Certaines bactéries (pas des archées) sont également capables de survivre - sans toutefois prospérer - dans des environnements extrêmes. En janvier 2011, des bactéries ont été découvertes en état d'hibernation dans un cristal de sel dans lequel elles étaient enfermées depuis 34000 ans (B. Schubert, Our amazing planet). Récemment, on a constaté la présence de bactéries vivantes à quelques centimètres du cœur d'une pile atomique à Los Alamos (USA) (Agence Science-Presse; site web Luxorion). Pourtant, on considérait comme mortelles pour ces organismes des radiations 3000 fois moins fortes.
De la formation de la Terre à l'apparition des bactéries
Anciens scénarios et nouvelles approches
Alain Boudet
Dr en Sciences Physiques, Thérapeute psycho-corporel, Enseignant
1. Les origines de la vie 2. L'épopée des animaux3. Histoire de l'humanité
Résumé: La Terre est née il y a 4,6 milliards d'années (4,6 Ga). Les bactéries fossiles les plus anciennes datent de 3,5 Ga mais des traces chimiques font penser que la vie bactérienne est apparue il y a 3,8 Ga. Mais par quel processus? On a montré en 1953 que des acides aminés pouvaient être produits dans une soupe chimique de la Terre primitive. Depuis, la théorie s'est enrichie de belles découvertes sur les bactéries de l'extrême et les bactéries fossiles, et a été précisée dans ses fondements chimiques. Malgré cela, les chercheurs admettent que ce ne sont que des hypothèses et qu'ils ne savent rien des origines de la vie. Leurs scénarios restent fondés sur un schéma qui s'essouffle en postulant la rencontre aléatoire des molécules et leur sélection naturelle. Seule, la découverte d'acides aminés et de bactéries dans des météorites venues de l'espace annonce un changement de vue. Une nouvelle science s'amorce parallèlement, énonçant que les réactions chimiques et biologiques sont guidées par des champs informationnels électromagnétiques. Cela rejoint les connaissances ancestrales sur la formation des corps célestes et des corps humains par des sons et des codes de géométrie sacrée.Il y a 4,560 milliards d'années, naissance de la Terre
Il y a environ 4,56 milliards d'années, la planète Terre est née au sein de l'Univers, dans la galaxie appelée Voie Lactée. Un milliard d'années s'appelle aussi une Giga-année (Ga). 4,560 milliards d'années s'écrivent aussi 4,560 giga-années ou 4'560'000'000 années ou 4560 millions d'années.
En ce temps-là, à un certain endroit du pourtour de la voie lactée, il y avait un vaste nuage de gaz et de poussières qui tourbillonnaient. Peu à peu, les poussières se sont agglomérées pour former le soleil, autour duquel gravitait un disque de poussières.
Dans ce disque, les poussières se sont également agglomérées et ont formé des amas de matière rocheuse. Parfois, ces blocs entrent en collision et certains explosent sous le choc. D'autres résistent et attirent d'autres blocs rocheux. Ils fusionnent avec certains d'entre eux et forment des boules rocheuses chaudes. Tout cela se produit pendant une trentaine de millions d'années. C'est ainsi que se forment les 4 premières planètes du système solaire, Mercure, Vénus, Mars et la Terre.
La Terre devient rapidement très chaude sous l'effet des collisions des blocs rocheux et des désintégrations d'éléments radioactifs. Elle est le siège d'une intense activité sismique et volcanique et se réchauffe jusqu'à environ 4700 °C. À cette température, la roche est en fusion et coule sous forme de lave.
Puis commence le refroidissement de la planète. Des surfaces solides se forment à la surface. Au début, elle n'est constituée que de minéraux. Elle ne peut accueillir aucune vie.
Il y a 4,360 milliards d'années, l'eau liquide entre en scène
L'eau tient une place très importante sur Terre à la fois par sa quantité et surtout par son rôle dans le maintien de la vie. Les substances qui sont ingérées ou excrétées par les organismes sont acheminées par l'eau. C'est nécessairement en présence d'eau liquide que la vie est apparue sur la terre. Mais comment?
Dans des roches datées de 4,36 milliards d'années dans l'ouest de l'Australie occidentale, on a découvert des cristaux de zircon, minéral exceptionnellement résistant, dont la composition en oxygène suggère qu'ils se sont formés dans l'eau. Ainsi de l'eau liquide était présente en surface il y a 4,36 Ga.
Le scénario le plus accepté est que l'eau présente dans l'atmosphère sous forme de vapeurs s'est condensée en nuages. Les nuages sont constitués de fines gouttelettes d'eau liquide en suspension. Les nuages sont tombés en pluies diluviennes pendant des millions d'années, formant les océans.
Mais d'où venait cette vapeur d'eau? On ne le sait pas et les scientifiques ne peuvent qu'imaginer des scénarios.
Pour certains, la vapeur était présente dès la formation de la Terre quand elle était encore chaude. L'hydrogène de l'eau serait venu des vent solaires. L'eau est devenue liquide lorsque la Terre s'est refroidie vers 1100°C. Toutefois ce scénario est controversé parce que cela suppose un refroidissement lent de la planète, étalé sur un milliard d'années au moins. Or on estime que l'eau liquide était déjà présente 200 millions d'années après la naissance de la Terre.
Une autre théorie avance que de l'eau a été apportée de l'espace par les comètes. Les comètes sont des mélanges de grains de poussière et de glace pour environ moitié - moitié. La Terre a été bombardée par d'énormes comètes pendant 600 millions d'années. La force de l'impact de la comète dégage de la chaleur et l'eau s'évapore dans l'atmosphère.
Il est impossible de dénombrer la quantité de comètes tombées sur Terre, car toutes les traces ont été effacées par les bouleversements géologiques. Mais on a pu évaluer cette quantité sur la Lune qui, on le suppose, a été soumise aux mêmes bombardements que tout le système solaire. Les traces des impacts sur la lune sont visibles sous forme de cratères et on les compte par milliers. On a évalué que le volume d'eau relâché dans l'atmosphère est suffisant pour remplir les océans.
Il y a 3,800 milliards d'années, les bactéries entrent en scène
C'est en découvrant des squelettes fossilisés et des coquillages que nous savons que des animaux ont vécu autrefois sur la Terre (voir partie suivante, L'épopée des animaux). Nous pouvons en reconstituer leur morphologie probable d'après les traces qu'ils ont laissées dans les roches. La chair a disparu. Seuls sont restés les tissus minéralisés.
Bien entendu, on n'a pas de traces pour les époques les plus reculées où les roches étaient en fusion ou bien se sont enfoncées dans les profondeurs de la croûte terrestre par le déplacement des plaques. Il faut que la roche ait été figée pour que les traces minéralisées se soient conservées.
Comment savoir à quelle époque ont vécu les organismes fossiles? Il existe des techniques de datation basées sur l'analyse de la composition chimique (par exemple en carbone 14) de ces tissus ou des roches dans lesquelles ils sont incrustés. Toutefois, ces techniques reposent sur une loi théorique, établie à partir de phénomènes réguliers comme la décroissance radioactive du carbone 14, que l'on extrapole sur des millions et milliards d'années. Rien ne prouve que cette extrapolation est valide, car des facteurs extérieurs tels que des bombardements cosmiques peuvent avoir interféré. Les techniques sont d'autant moins fiables qu'on veut estimer des dates plus anciennes. Chaque fois qu'elles ont été affinées, l'estimation de la datation a été reculée vers le passé. (voir aussi L'âge de la terre)
Stromatolithes actuels en Australie (Shark Bay)
Merci à M. Lainé, lycée de Lognes
Agrandir cette image Cliquez ici pour la voir à sa taille originale.
Stromatolithe fossile de l'ouest de l'Australie
:copyright: 2001, M.J. Farabee
Cyanobactéries fossiles. Massifs nord de l'Australie, Bitter Springs Chert. Âge estimé 1 Ga.
:copyright: J. William Schopf. Merci à University of California Museum of Paleontology
Cyanobactérie fossile. Massifs "north pole" de l'Australie, Apex Chert. Âge estimé à 3,465 Ga
:copyright: 2001 UCLA (W. Schopf). Merci à M.J. Farabee
Quoiqu'il en soit, selon l'état actuel de ces techniques, les géologues ont attribué un âge aux massifs rocheux de la planète. Plus exactement, ils estiment la durée écoulée depuis le moment où la roche s'est figée. Depuis cette époque, elle n'a plus été fondue, transformée par des cataclysmes ou modifiée fondamentalement. C'est en fouillant dans les massifs les plus anciens que les géologues ont tenté de trouver des réponses à leurs questions: quelles sont les formes de vie les plus anciennes et quand sont-elles apparues?
Ils ont découvert des formes fossilisées d'innombrables bactéries et d'archées (sortes de bactéries anciennes - prononcez arké, comme dans archaïque), ainsi que d'autres traces indirectes de leur existence. Ce sont les organismes les plus anciens ayant existé sur Terre.
Stromatolithes fossiles
Un indice certain de l'existence de bactéries dans certains massifs anciens est la présence de roches feuilletées appelées stromatolithes (en anglais stromatolites). De tels stromatolithes non fossilisés existent encore actuellement en Australie (Shark Bay) sous leur forme évolutive en cours de croissance. Ils sont produits par un tapis de bactéries qui sécrètent une substance gélatineuse calcaire qui se minéralise par dessous (Institut Français d'éducation, ENS Lyon). Ce sont des cyanobactéries, un nom qui signifie bactéries bleues. Elles sont encore appelées algues bleues.
L'existence de stromatolithes fossiles a été signalée dans des roches datant de 3,5 Ga en Afrique du Sud (Barberton) et en Australie (région de Pilbara).
Cela suggère que des cyanobactéries étaient actives à cette époque.
Cyanobactéries fossiles
Dans ces stromatolithes anciens, les chercheurs ont eu la chance de découvrir les fossiles de bactéries. Il semble impossible que des bactéries, constituées d'une seule cellule gélatineuse, puissent se minéraliser. Pourtant c'est le cas des cyanobactéries qui peuvent produire une coquille riche en carbone organique. Les géologues les ont observées en découpant de fines tranches de roches dans les stromatolithes.
Toutefois, certains ont mis en doute cette interprétation, estimant qu'il s'agissait d'artéfacts géologiques. André Kempe et Wladislaw Altermann ont montré par des analyses nanoscopiques poussées qu'il y avait un mélange des deux.
Oxydes de fer
Tout organisme vivant est en interaction avec son environnement. Il absorbe des substances dont il se nourrit et rejette d'autres substances. De la même façon qu'on saura qu'un animal est passé dans la forêt par les déjections qu'il y a laissées, on peut présumer de la présence de bactéries par l'action chimique qu'elles ont eues sur l'environnement. De nombreuses bactéries absorbent du gaz carbonique et rejettent de l'oxygène comme produit de leur digestion.
L'existence de gisements de fer dans des roches très anciennes témoigne de cette interaction. À cette époque, le fer existait à l'état dissous dans l'eau. Pour qu'il s'accumule au fond de l'océan, il a dû être oxydé et tomber. Mais l'atmosphère était chargée en gaz carbonique et ni l'air ni l'eau ne contenaient d'oxygène libre. Il fallait que des bactéries soient présentes pour oxyder le fer.
La majorité des gisements de fer datent de 2,3 à 2,5 Ga. Les plus anciens datent de 3,8 Ga. Des bactéries vivantes existaient donc déjà à cette époque.
On connait à l'heure actuelle des bactéries capables de telles transformations chimiques qu'elles réalisent grâce à l'apport énergétique de la lumière. Cette réaction est appelée photosynthèse. Les bactéries qui assurent la photosynthèse contiennent de la chlorophylle. Ce sont à nouveau des cyanobactéries. De telles bactéries vivaient à faible profondeur dans l'eau afin de recevoir la lumière.
Traces chimiques
Dans l'ouest du Groenland (Ishua), se trouvent des sédiments de 3,7 à 3,9 milliards d'années. À certains emplacements, on a détecté des traces chimiques de carbone 12, qui, pour les géochimistes sont peut-être la signature des organismes vivants (archées et bactéries). Les êtres vivants sont constitués de préférence par les isotopes légers du carbone, du soufre et de certains métaux dits bioessentiels (fer, nickel, molybdène…).
La vie cellulaire devait donc déjà exister dès 3,8 milliards d'années, dans l'élément liquide, peu de temps après l'apparition de l'eau. Les bactéries sont les êtres vivants les plus rudimentaires, constitués d'une seule cellule sans noyau.
Bactéries de l'extrême
Jusqu'à récemment, les chercheurs pensaient que la vie était impossible dans ces temps reculés, dans un environnement qu'on imagine terriblement hostile. L'histoire des sciences montre combien il est fréquent que l'humanité et ses scientifiques n'envisagent pas facilement ce qui est en-dehors de leur champ d'expérience et sont réticents à dépasser le cadre de leurs idées conventionnelles. À cette époque, la Terre était bombardée de météorites, l'eau des océans contenait de l'acide corrosif, l'atmosphère était toxique, et la lumière du soleil, voilée par d'épais nuages, n'arrivait pas jusqu'au sol. Par ailleurs, notre expérience nous incite à penser que la vie est fragile et facilement détériorée par des chaleurs extrêmes, les grandes pressions, les produits toxiques, le manque de lumière et de nourriture. Comment des bactéries auraient-elles pu vivre et survivre dès les premiers âges de la Terre?
Or, plus les recherches se développent et plus ce que nous croyons impossible se révèle en réalité possible. Aujourd'hui, les chercheurs ont découvert que des formes de vie de type bactérien vivent et prospèrent dans des conditions extrêmes. Elles ont tout simplement une génétique et un métabolisme très différents de ceux des bactéries courantes. Pour cette raison, elles ont été nommées archées.
Certaines archées vivent très à l'aise dans des eaux bouillantes (par exemple dans les sources chaudes du parc national de Yellowstone aux USA). D'autres prospèrent dans des eaux très alcalines, ou très acides (eau chargée d'acide sulfurique) ou très salées, dans le pétrole, les marais, souvent en l'absence d'oxygène. Certaines vivent dans l'estomac des animaux.
Loricifère. :copyright: Roberto Danovaro
Des archées sont capables de se développer en l'absence de lumière. Au fond des océans, on en trouve dans l'eau chaude de plus de 100°C, issue de sources hydrothermales volcaniques. On en trouve aussi dans des sédiments sous-marins, par exemple au large du Pérou. En 2003, des chercheurs de l'Ifremer de Brest (France) ont découvert des archées dans une couche de sédiments datant de 111 millions d'années. Elles vivent sans oxygène et sans lumière à une température d'environ 100°C dans la terre à plus de 6100 m en-dessous de la surface de la mer et 1600 m en-dessous du fond de la mer. Très récemment, des archées ont été repérées dans la glace de l'Antarctique, à trois kilomètres de profondeur. (Source: Une vie inconnue grouille à 1,5 kilomètre de profondeur, Futura-Sciences, juin 2008).
Les archées n'ont pas le monopole de la vie sans oxygène. Des créatures plus élaborées de la famille du groupe des Loricifères formées de plusieurs cellules ont été trouvées en 2010 en Méditerranée par le professeur Roberto Danovaro et des scientifiques du département de sciences marines d'Ancône en Italie. Elles vivent dans un environnement riche en sulfures dont elles se "nourrissent".
Certaines bactéries (pas des archées) sont également capables de survivre - sans toutefois prospérer - dans des environnements extrêmes. En janvier 2011, des bactéries ont été découvertes en état d'hibernation dans un cristal de sel dans lequel elles étaient enfermées depuis 34000 ans (B. Schubert, Our amazing planet). Récemment, on a constaté la présence de bactéries vivantes à quelques centimètres du cœur d'une pile atomique à Los Alamos (USA) (Agence Science-Presse; site web Luxorion). Pourtant, on considérait comme mortelles pour ces organismes des radiations 3000 fois moins fortes.