Des centaines de millions d'années avant qu'il n'y ait une poule ou un œuf à débattre, les premiers animaux complexes évoluaient parallèlement à l'augmentation des niveaux d'oxygène de la Terre.

Mais qu'est-ce qui est arrivé en premier :les animaux ou l'oxygène ?

Cette question est le thème central d'un numéro spécial de Thèmes émergents en sciences de la vie publié le 28 septembre par Portland Press. Intitulé "Terre primitive et la montée de la vie complexe, " le numéro a été édité par Timothy Lyons de UC Riverside, un éminent professeur de biogéochimie, avec la professeure UCR Mary Droser et la chercheuse postdoctorale Kimberly Lau, et Susannah Porter, professeur à l'UC Santa Barbara. Plusieurs des 18 articles inclus dans la collection ont été rédigés ou co-écrits par des chercheurs de l'UCR.

Alors que les archives géologiques et fossiles suggèrent que la formation d'une vie complexe et l'oxygénation de la planète ont progressé de pair, les détails sur la possible relation de cause à effet sont encore obscurs et débattus. L'augmentation des niveaux d'oxygène dans les océans et l'atmosphère a-t-elle entraîné la formation d'une vie complexe, étaient-ils sans rapport, ou l'émergence et la prolifération de la vie complexe ont-elles plutôt provoqué une augmentation de l'oxygène ?

"Bien que ces questions restent en grande partie sans réponse à l'heure actuelle, cette collection organisée offre un regard à jour sur la relation entre les premiers organismes et leurs environnements à travers l'objectif d'un groupe diversifié de scientifiques utilisant une variété de méthodes de pointe, ", a déclaré Lyon.

L'oxygène a commencé à s'accumuler dans les océans et l'atmosphère il y a 2,3 à 2,4 milliards d'années lors du Grand événement d'oxydation. Il y a 1,8 milliard d'années, les niveaux d'oxygène étaient tombés à des niveaux intermédiaires, où ils sont restés stables pendant encore un milliard d'années, surnommé « le milliard ennuyeux » par les scientifiques. Il y a environ 800 millions d'années, les niveaux ont probablement encore augmenté, et les premiers animaux ont évolué peu après.

Un article de Scott Evans, un étudiant diplômé du laboratoire de Droser, présente des preuves suggérant une autre augmentation de l'innovation catalysée par l'oxygène dans la vie animale. En étudiant les animaux fossiles d'il y a 550 à 560 millions d'années, à l'époque dite édiacarienne, Evans a montré que les premiers animaux de la Terre, qui étaient des créatures océaniques qui "respiraient" par diffusion, évolué pour être plus grand. Cela signifiait qu'une fraction inférieure de leurs cellules est entrée en contact avec les eaux environnantes pendant une période d'augmentation de l'oxygène et est redevenue plus petite pendant une diminution transitoire.

"Cette relation suggère qu'une augmentation des niveaux d'oxygène peut avoir fourni l'environnement nécessaire à la diversification des plans corporels complexes et des écologies exigeantes en énergie, ", a déclaré Lyon.

Tout le monde dans la série n'est pas d'accord pour dire qu'une augmentation de l'oxygène était la clé du succès de nos premiers ancêtres. Daniel Mills de l'Université du Danemark du Sud met en garde la relation entre l'évolution de la vie complexe et l'augmentation de l'oxygénation reste ouverte à la question. Peut-être, Il suggère, l'émergence des animaux pourrait avoir été basée sur des « contraintes internes de développement, " c'est-à-dire le temps qu'il a fallu aux animaux dotés d'une machinerie cellulaire sophistiquée régie par une génétique complexe pour évoluer indépendamment des changements environnementaux.

"Les lecteurs ne quitteront pas cette collection avec une seule réponse claire, " dit Lyons. " Au lieu de cela, notre objectif était de leur donner une vue à jour des débats clés sur l'évolution de la vie complexe précoce et les changements environnementaux, tout le contexte qui sous-tend les questions et les incertitudes, et le travail qu'il reste à faire."