Recherche menée par l'Université de St Andrews et publiée hier (lundi 6 février) dans La nature – fournit un nouvel aperçu de la façon dont la vie a évolué parallèlement aux changements dans la chimie de la surface de la Terre. Ces chercheurs ont examiné les enregistrements géochimiques du «grand événement d'oxydation» de la Terre il y a 2,3 milliards d'années, et capturé pour la première fois la réponse du cycle de l'azote à cette transition majeure dans l'environnement de surface de la Terre.

L'étude, dirigé par le Dr Aubrey Zerkle de la School of Earth &Environmental Sciences de St Andrews, comble une lacune d'environ 400 millions d'années dans les enregistrements géochimiques d'un changement spectaculaire qui s'est produit à mi-chemin de l'histoire de la Terre, lorsque l'oxygène (O2) s'est accumulé pour la première fois dans l'atmosphère.

Le Dr Zerkle a expliqué :« Le « Grand événement d'oxydation » était sans doute le changement environnemental le plus dramatique de l'histoire de la Terre. Il était essentiel au développement de l'environnement hospitalier que nous habitons aujourd'hui, car c'était une condition préalable à l'évolution des animaux qui ont universellement besoin d'O2 pour vivre.

"Les bouleversements catastrophiques dans les conditions de surface passées telles que celles-ci fournissent une fenêtre critique pour les scientifiques de la Terre pour étudier comment la biosphère réagit aux changements environnementaux. Comprendre comment la vie sur cette planète a répondu aux changements géochimiques dans le passé nous aidera à prédire plus clairement la réponse aux changements futurs, y compris le réchauffement climatique de la Terre. Cela éclairera également notre recherche de planètes habitables dans d'autres systèmes solaires."

Les carottes rocheuses étudiées par le Dr Zerkle et ses collègues, de la National Core Library de Donkerhoek, Afrique du Sud, ont récemment été utilisées pour dater la survenance du Grand Événement d'Oxydation, et offrent des informations clés sur la façon dont cet événement a affecté la disponibilité de l'azote. L'azote est un élément essentiel dans tous les organismes vivants, nécessaires à la formation des protéines, acides aminés, ADN et ARN. En tant que "nutriment" clé, l'azote contrôle donc la productivité primaire globale, qui à son tour régule le climat, érosion, et la quantité d'oxygène à la surface de la Terre.

Malgré l'importance de l'azote pour la vie, des lacunes majeures existaient dans les enregistrements géochimiques précédents sur la façon dont le cycle de l'azote a répondu aux événements critiques de l'histoire de la Terre. Le résultat de la recherche du Dr Zerkle est un ensemble unique d'enregistrements à haute résolution des isotopes de l'azote dans les roches sédimentaires qui enregistrent les conditions environnementales pendant le grand événement d'oxydation. Ces dossiers détaillés documentent l'apparition immédiate d'un écosystème de style moderne axé sur les nitrates, apparaissant simultanément avec la première preuve d'O2 dans l'atmosphère.

Elle a expliqué:"Nos données montrent la première apparition de nitrate répandu, qui aurait pu stimuler la diversification rapide d'organismes complexes, dans la foulée de l'oxygénation mondiale. Les blocs de construction étaient apparemment en place, la question qui demeure est de savoir pourquoi l'évolution des eucaryotes a apparemment été bloquée pendant encore un milliard d'années ou plus."

Les résultats sont étayés par une étude récente des isotopes du sélénium sur le même intervalle de temps par des chercheurs dont le Dr Eva Stüeken de l'Université de St Andrews. Le Dr Stüeken et ses collègues ont découvert que le cycle du sélénium était perturbé d'une manière qui ne peut s'expliquer que par une expansion de l'oxygène à la surface de l'océan - suffisamment pour générer du nitrate et potentiellement soutenir une vie complexe. Dr Andrey Bekker de UC-Riverside, co-auteur des deux études, a expliqué:"Nous savons maintenant que les conditions redox étaient favorables à l'évolution de la vie complexe immédiatement après le grand événement d'oxydation. La question est de savoir si les eucaryotes n'ont pas évolué au début du Paléoprotérozoïque, quels sont les autres contrôles intrinsèques qui déterminent l'évolution de la vie ?"