au sommaire
Biologistes et paléontologuespaléontologues discutent depuis longtemps de la fameuse explosion cambrienne qui s'est produite il y a environ 542 millions d'années. Elle marque, en apparence du moins pour les premiers chercheurs qui l'ont mise en évidence, une brusque augmentation du nombre d'espèces multicellulaires, en particulier les animaux, ainsi que de la complexité des formes vivantes.
Pour expliquer cet événement majeur dans l'histoire de la biosphère, bon nombre d'hypothèses ont été proposées, tenant compte de ce que l'on sait de l'évolution et de l'histoire de la Terre. La dernière en date provient du géologuegéologue Joseph Meert, de l'université de Floride à Gainesville, aux États-Unis. Avec ses collègues, le chercheur l'a exposée en détail dans un article publié dans Gondwana Research.
La science du paléomagnétisme a été mise à contribution pour percer les mystères de l'explosion cambrienne. En examinant les archives magnétiques contenues dans des sédimentssédiments trouvés en Russie, plus précisément dans la chaîne montagneuse de l'Oural, les paléomagnéticiens ont fait une découverte surprenante sur les inversions magnétiquesinversions magnétiques il y a environ 550 millions d'années.
On sait depuis le XIXe siècle que des particules magnétiques se comportant comme des petites boussoles s'alignant sur les lignes de force du champ magnétique terrestrechamp magnétique terrestre peuvent garder la trace de son orientation locale dans des argilesargiles ou des laveslaves. Au début du XXe siècle, le Français Bernard Brunhes avait d'ailleurs découvert grâce à ces roches que la polarité du champ magnétique de la Terre pouvait s'inverser. On a découvert par la suite que ce phénomène s'est produit à de nombreuses reprises.
Entretiens avec Yves Gallet, chercheur IPGP-CNRS, et des membres de l'équipe de recherche sur le paléomagnétisme. © Chaîne IPGP, YouTube
Un taux d'inversion magnétique 20 fois plus élevé
En dépouillant les registres géologiques, les chercheurs ont découvert que ces inversions ne sont pas vraiment périodiques et que le passage d'une polarité à une autre s'accompagne d'une période où le champ magnétique de la Terre est plus faible. Or, le bouclier magnétique de la Terre la protège des rayons cosmiquesrayons cosmiques qui peuvent endommager l'ADNADN et provoquer des mutations. On spécule depuis longtemps sur l'impact de ces événements sur la biosphère sans aboutir à des conclusions fermes.
Reste que Joseph Meert et ses collègues ont découvert qu'à la fin d'une période nommée Édiacara, et où existaient déjà des formes de vies multicellulaires simples ressemblant à des sortes de médusesméduses, le champ magnétique de la Terre s'est inversé plusieurs fois en une courte période de temps. Les chercheurs estiment que ces inversions se sont produites à un taux 20 fois plus rapide en moyenne que depuis plusieurs dizaines de millions d'années. On peut donc en déduire que le champ magnétique de la Terre était en moyenne plus faible sur une période de quelques millions d'années.
Une perte de 40 % de la couche d'ozone
Selon Meert, le bombardement des rayons cosmiques auraient alors été suffisant pour endommager significativement la couche d’ozone en la réduisant d'environ 40 % en moyenne sur toute la Planète. Or qui dit moins d'ozoneozone dit aussi moindre protection contre les rayons ultravioletsultraviolets pour les espèces vivant à la surface de la Terre et des océans. Curieusement, ces inversions fébrilesfébriles coïncident avec ce que les paléontologues appellent une crise biologiquecrise biologique, en l'occurrence celle du Kotlinian qui a largement décimé la faunefaune de l'Édiacara juste avant l'explosion cambrienne.
Les chercheurs proposent donc un lien entre les deux événements. Devant cette hausse des ultraviolets, les animaux se seraient adaptés. Par exemple avec des yeuxyeux complexes pour repérer ce rayonnement et s'en protéger en descendant plus en profondeur durant la journée. La pressionpression sélective a pu également conduire à l'apparition des coquillescoquilles et des carapaces. Les animaux ainsi protégés auraient pu ensuite coloniser plus facilement d'autres milieux, par exemple en s'enfouissant ou en s'installant dans la zone de balancement des maréesmarées.
Dans un communiqué de Science, le géobiologiste Joseph Kirschvink émet un doute sur l'hypothèse en expliquant que les UV, s'ils favorisent les mutations chez les unicellulaires, ont moins d'effets sur les animaux car ces rayons doivent faire muter l'ADN des cellules sexuelles, moins exposées car installées à l'intérieur du corps. Quoi qu'il en soit, on peut penser aussi que l'explosion cambrienne est due à une conjonctionconjonction de facteurs, comme l'augmentation de l'oxygène disponible dans les océans.
