La vie est apparue sur Terre dès l’Archéen, il y a plus de 3,6 milliards d’années, dans des océans à la composition bien différente de celle que nous connaissons aujourd’hui. Une nouvelle étude révèle d’ailleurs à quel point les processus géologiques auraient influencé la concentration en certains métaux, nutriments essentiels aux réactions métaboliques.
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Si l'on sait que la vie est apparue dans les océans, peu de contraintes existent à l'heure actuelle sur la composition chimique de ces océans primitifs, et notamment sur la présence de nutrimentsnutriments ayant pu favoriser l'émergence des premiers organismes.
Si aujourd'hui le zinczinc et le cuivrecuivre font partie des nutriments essentiels à toute vie terrestre, notamment pour la formation des protéinesprotéines, des études suggèrent que les toutes premières formes de vie auraient plutôt préféré d'autres métauxmétaux. Le ferfer, le molybdènemolybdène et le manganèsemanganèse étaient en effet visiblement préférentiellement sélectionnés pour former les protéines des premiers organismes métaboliques. Une divergence par rapport à la situation actuelle qui pourrait suggérer que ces métaux étaient présents en concentrations importantes dans les océans de l’Archéen, il y a 3,6 milliards d'années. Mais comment expliquer cette différence de composition des océans par rapport à aujourd'hui ? Deux chercheurs pourraient avoir trouvé la réponse : la présence d'un certain minéral, la greenalite.
Un mini-océan primitif en laboratoire
Pour comprendre, il faut se rappeler qu'à cette époque, les organismes photosynthétiques n'ont pas encore fait leur apparition et que l'atmosphère, tout comme les océans, sont très pauvres en oxygène. L'analyse des rares roches sédimentaires datant de l'ArchéenArchéen montre également que les eaux du globe étaient riches en fer et en silicesilice. Mais pour le reste, et notamment en ce qui concerne les concentrations en divers nutriments, la question reste ouverte.
Pour tenter de retrouver la composition exacte de l'eau de mer à l'Archéen, les scientifiques ont décidé de recréer un océan miniature en laboratoire, en se basant sur les données apportées par les roches sédimentaires archéennes pour contraindre les conditions environnementales du milieu océanique.
Apparition d’un nouveau minéral et impact sur les concentrations en métaux
Rapidement, les chercheurs observent la formation d'un nouveau minéral : il s'agit d'un silicatesilicate ferreux, nommé greenalite. Une observation appuyée par l'analyse des roches archéennes qui montre que la greenalite était certainement un minéral important sur la TerreTerre primitive, peut-être même l'un des minérauxminéraux les plus importants de l'Archéen.
Mais alors que la greenalite se forme par réaction de la silice et du fer présents dans l'eau, les scientifiques observent un autre phénomène : un changement drastique des concentrations en certains métaux. Le zinc, le cuivre et le vanadiumvanadium sont en effet absorbés par la greenalite. L'eau de mer se retrouve ainsi appauvrie en ces nutriments, et relativement enrichie en manganèse, molybdène et cadmiumcadmium, non impactés par la formation du nouveau minéral. Ces résultats, publiés dans la revue Nature Geoscience, sont donc en accord avec les prédictions des biologistes sur la préférence des premiers systèmes métaboliques à utiliser ces nutriments, disponibles en grandes quantités.
L'expérience montre également que la greenalite pouvait se former à la fois en environnement profond au niveau des sources hydrothermalessources hydrothermales, tout comme dans les eaux peu profondes. La formation de ce minéral aurait de plus impacté durablement la composition des océans en stockant le zinc, le cuivre et le vanadium de manière définitive.
