Alors que les premières cellules vivantes sont apparues très rapidement dans l’histoire de la Terre, le règne des organismes à noyau, les eucaryotes, a mis beaucoup de temps à se mettre en place. Une nouvelle étude montre que ce retard serait lié à la disponibilité en nitrates dans les océans du Protérozoïque.
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Il est difficile de dater avec exactitude l’apparition de la première forme de vie sur Terre. Mais les archives fossiles nous indiquent que les premières cellules auraient pu être déjà présentes il y a environ 3,8 milliards d'années, soit à peine plus de 700 millions d'années après la formation de la Terre.
Si la vie semble donc avoir émergé excessivement tôt dans l'histoire de notre Planète, elle n'est cependant restée qu'au stade du balbutiement pendant très longtemps. Il faut en effet attendre environ 1,6 milliard d'années pour observer la transition de procaryote à eucaryote, autrement dit pour voir l'apparition d'un noyau au sein des organismes unicellulaires. Il s'agit là d'une étape majeure, à l'origine du règne animal, végétal et fongique que nous connaissons aujourd'hui. Les premiers organismes multicellulaire apparaissent ensuite il y a environ 2,1 milliards d'années, durant le Paléoprotérozoïque.
Le règne des eucaryotes a été très long à se mettre en place
Malgré cette évolution notable, les eucaryoteseucaryotes ne vont pas s'imposer dans les océans terrestres face aux procaryotesprocaryotes avant le Tonien (1 000 à 720 millions d'années). Il faudra donc attendre encore un milliard d'années avant de voir le règne des eucaryotes se mettre définitivement en place. Mais, à partir de là, tout va s'accélérer. De nombreuses innovations biologiques vont alors apparaître à partir de 800 millions d'années, donnant naissance à une grande diversité d’organismes.
Ce brusque changement de dynamique a longtemps intrigué les scientifiques. Pourquoi les choses se sont-elles brusquement accélérées il y a 800 millions d'années « seulement », alors que toutes les briques biologiques étaient déjà présentes depuis longtemps ? L'augmentation de l'apport en nutrimentsnutriments pourrait être une explication, notamment une hausse de la quantité disponible en phosphorephosphore.
Dans une nouvelle étude publiée dans Science Advances, une équipe de scientifiques montre que cet élément ne serait pas le seul à avoir joué un rôle décisif à ce moment-là. Les chercheurs ont ainsi observé l'évolution des populations d'eucaryotes en regard des quantités de nitrates disponibles. Les nitrates (NONO3-), des molécules composées d’azote et d’oxygène, représentent en effet un autre macronutriment essentiel aux écosystèmes marins et tout particulièrement aux eucaryotes, qui sont incapables de fixer l'azoteazote directement, au contraire des procaryotes.
La disponibilité en nitrates, facteur limitant pendant près d’un milliard d’années ?
En analysant des roches datant de l'ère Protérozoïque, les chercheurs ont ainsi montré que, si la présence de nitrates était plutôt limitée dans les océans avant le Tonien, leur quantité aurait brusquement augmenté de 50 % il y a 800 millions d'années. Cet apport massif en nutriment, associé à une hausse des taux d’oxygène dans l'atmosphère, aurait donc favorisé le développement des eucaryotes, faisant brusquement pencher la balance en leur faveur. La disponibilité en nitrates aurait donc pu représenter le facteur limitant durant une grande partie du Protérozoïque, retardant considérablement l'entrée dans le règne des eucaryotes et le développement de la vie telle que nous la connaissons.
