Voici à quoi ressemblait la vie sur Terre à ses prémices

Lorsque les premières formes de vie complexe ont émergé sur Terre, rien ne ressemblait à ce que nous connaissons aujourd’hui. Explications.

À l’extrémité sud-est de Terre-Neuve, Canada, des falaises escarpées s’élèvent au-dessus de la mer. Ces rochers sont connus sous le nom de « Mistaken Point », un hommage aux nombreux navires qui y ont fait naufrage. Aujourd’hui, ces falaises sauvages sont célèbres pour une autre raison. Elles sont au centre d’un débat sur l’un des plus grands mystères de la Terre : comment et quand la vie complexe a-t-elle évolué pour la première fois ?

« Si vous vous promenez autour des roches, vous trouverez des surfaces recouvertes de milliers de fossiles, littéralement », explique à la BBC Frankie Dunn, paléobiologiste à l’Université d’Oxford.

Les fossiles ont été préservés il y a environ 570 millions d’années, pendant la période édiacarienne, lorsqu’une série d’éruptions volcaniques ont recouvert le fond marin de cendres, donnant un « instantané » de la vie de l’époque.

« C’est comme si vous vous promeniez à Pompéi, vous pouvez voir les fantômes des créatures qui vivaient enfouis sous la cendre volcanique. C’est vraiment une expérience incroyable « , dit M. Dunn.

Les fossiles édiacariens annoncent un moment décisif dans l’histoire de la Terre : pendant les quatre milliards d’années précédentes, les océans avaient été uniquement peuplés de microbes unicellulaires, mais soudain ils grouillaient d’une nouvelle vie complexe qui ne ressemblait en rien à ce que l’on connait aujourd’hui.

Les rangéomorphes ressemblaient à des fougères géantes, d’autres animaux avaient une apparence de buisson, ou de chou. Beaucoup ressemblaient à des sacs informes ou à des coussins matelassés.

« La plupart des Édiacariens ont un corps mou et spongieux », explique Simon Darroch, paléontologue à l’Université Vanderbilt, dans le Tennessee. « La capacité de former des coquilles ou des squelettes n’a pas évolué jusqu’à la fin de la période Ediacarienne. »

Ces formes et corps bizarres ont longtemps déconcerté les scientifiques, qui ont tenté de placer ces créatures dans l’arbre de la vie.

« À divers moments de l’histoire, nous avons dit qu’elles étaient ceci ou cela », dit Darroch. « À un moment donné, c’étaient des méduses, et à un autre moment, il s’agissait d’un royaume perdu et oublié de la vie animale qui s’est éteint. Au cours des 20 dernières années, il est devenu évident qu’ils représentaient probablement toute une variété d’organismes, dont certains étaient des animaux ».

Ce qui est clair, c’est que les animaux sont apparus au moins 40 millions d’années avant l' »explosion cambrienne », la période d’il y a environ 541 millions d’années qui a vu l’apparition soudaine dans les archives fossiles d’animaux présentant des parties de corps reconnaissables, comme des nageoires, des pattes, des coquilles et des squelettes. La plupart des ancêtres des animaux modernes peuvent être retracés jusqu’à cette époque.

Cependant, le plus grand mystère qui entoure les Édiacariens est ce qui leur est arrivé. À un moment donné, ils ont dû prospérer : des fossiles ont été découverts partout dans le monde. Cependant, ils ont soudainement disparu des archives fossiles environ 30 millions d’années après leur arrivée.

L’ascension des Cambriens

La clé pour découvrir ce qui s’est passé pourrait se trouver dans une collection de fossiles connue sous le nom de « Groupe Nama » dans le sud de la Namibie. Il y a environ 560 millions d’années, la Terre sortait d’une période glaciaire et cette région était inondée d’eau glaciaire, formant une mer peu profonde. À cet endroit, vous pouvez marcher sur des centaines de kilomètres dans n’importe quelle direction et voir les traces des animaux qui y vivaient, sur la surface des rochers.

Le site est remarquable en ce sens qu’il est l’un des seuls endroits qui témoignent de la transition entre les périodes édiacarienne et cambrienne – l’une des périodes les plus turbulentes de l’histoire de la Terre sur le plan biologique.

En 2013, Darroch a découvert de vastes champs de ce qui ressemblait à des terriers creusés dans les sédiments du Nama – signe que ces jeunes animaux cherchaient de la nourriture. « La plupart des Édiacariens étaient des animaux assez simples. Ils ne se déplaçaient pas ou ne faisaient pas grand-chose, et ils avaient tendance à vivre près de leur source de nourriture : des tapis microbiens gluants que l’on trouve sur le plancher océanique », explique M. Darroch.

Darroch soutient que l’arrivée de ces animaux plus modernes, de style cambrien, aurait pu modifier l’environnement d’une manière que les Édiacariens n’aimaient tout simplement pas, par exemple en brassant les sédiments et en perturbant les tapis microbiens, ce qui aurait rendu plus difficile l’alimentation des Édiacariens.

Certains des terriers dans les sédiments ressemblaient aussi exactement à ceux créés par les anémones de mer – un animal prédateur. Si des prédateurs avaient été présents, cela aurait sûrement sonné le glas des Édiacariens, qui n’auraient pas pu s’échapper.

Cependant, d’autres scientifiques sont sceptiques quant à cette théorie.

« Ces formes ont coexisté heureusement pendant des millions d’années, et il est prouvé qu’elles vivaient de toute façon dans des parties différentes des mers, de sorte qu’elles n’auraient pas nécessairement interagi écologiquement entre elles », explique Rachel Wood, professeur de géoscience à l’Université d’Édimbourg.

Un événement catastrophique

Une autre idée qui fait de plus en plus d’adeptes parmi les scientifiques est qu’une baisse du niveau d’oxygène dans l’océan pourrait avoir causé la première extinction massive de la vie sur Terre, comparable à l’impact des astéroïdes qui a anéanti les dinosaures.

Les géologues sont capables de déterminer à quoi ressemblait le niveau d’oxygène de l’océan il y a des millions d’années en mesurant les quantités relatives des différents types d’uranium trouvés dans les roches sédimentaires formées à cette époque. Les roches absorbent une forme plus lourde d’uranium lorsqu’elles sont entourées d’eaux à faible teneur en oxygène, et une forme plus légère lorsque les niveaux d’oxygène sont élevés.

Grâce à cette méthode, les scientifiques ont montré que les niveaux d’oxygène dans l’océan ont beaucoup fluctué pendant la période édiacarienne. Une étude a calculé que le pourcentage du fond océanique couvert d’eau à faible teneur en oxygène (anoxique) pourrait avoir augmenté jusqu’à plus de 60-70%. En comparaison, le chiffre pour les océans modernes est d’environ 0,1 %.

« Nous avons des preuves quantitatives d’une expansion mondiale de l’anoxie dans l’océan, qui est étroitement liée en termes de temps à la disparition des animaux édiacariens », déclare Xiao Shuhai, paléobiologiste et géobiologiste à l’Université Virginia Tech, qui a participé à cette étude.

Comme les eaux dépourvues d’oxygène s’étendaient sur les mers peu profondes où la première vie animale était florissante, certaines espèces auraient été mieux à même de s’en sortir que d’autres.

« Beaucoup d’animaux édiacariens étaient sessiles, ce qui signifie qu’ils ne bougeaient pas », explique Shuhai. « Par conséquent, s’il y avait eu un changement environnemental rapide, ils n’auraient pas été capables de s’adapter et étaient donc plus susceptibles de s’éteindre. »

« Si vous êtes mobile, comme beaucoup d’animaux du style cambrien l’étaient, vous avez plus de chance de survivre en vous déplaçant vers une oasis d’oxygène, comme des petites poches d’oxygène ou des refuges d’oxygène en eau peu profonde. »

Quoi qu’il en soit, la disparition des Édiacariens aurait pu ouvrir la voie à l’explosion cambrienne de la vie animale qui a suivi. « Si vous regardez n’importe quelle période de temps géologique, vous voyez souvent ces événements de retournement, où des taux élevés d’extinction sont suivis par des taux élevés de spéciation – cela semble être la façon dont la vie progresse », conclut Rachel Wood.