Pendant la majeure partie de l'histoire de la Terre, la vie était limitée au royaume microscopique, avec des bactéries occupant presque toutes les niches possibles. On pense généralement que la vie a évolué dans certains des environnements les plus extrêmes, comme les bouches hydrothermales au fond de l'océan ou les sources chaudes qui mijotent encore à Yellowstone. Une grande partie de ce que nous savons sur l'évolution de la vie vient du disque rock, qui préserve de rares fossiles de bactéries d'il y a des milliards d'années. Mais ce record est ancré dans la controverse, à chaque nouvelle découverte (à juste titre) critiquée, interrogé, et analysé sous tous les angles. Même à ce moment là, l'incertitude quant à savoir si un prétendu fossile est une trace de vie peut persister, et le domaine est en proie à des « faux positifs » du début de la vie. Pour comprendre l'évolution de notre planète et pour aider à trouver des signes de vie sur d'autres, les scientifiques doivent être capables de faire la différence.

Nouvelles expériences des géobiologistes Julie Cosmidis, Christine Nims, et leurs collègues, publié aujourd'hui dans Géologie , pourrait aider à régler les différends sur les microfossiles qui sont des signes de la vie précoce et ceux qui ne le sont pas. Ils ont montré que des sphères et des filaments fossilisés - deux formes bactériennes courantes - constitués de carbone organique (généralement associé à la vie) peuvent se former de manière abiotique (en l'absence d'organismes vivants) et pourraient même être plus faciles à préserver que les bactéries.

"Un gros problème est que les fossiles ont une morphologie très simple, et il y a beaucoup de processus non biologiques qui peuvent les reproduire, " dit Cosmidis. " Si vous trouvez un squelette complet d'un dinosaure, c'est une structure très complexe qui est impossible à reproduire pour un processus chimique. » Il est beaucoup plus difficile d'avoir cette certitude avec des microbes fossilisés.

Leur travail a été stimulé par une découverte accidentelle il y a quelques années, avec lesquels Cosmidis et Nims ont été impliqués tout en travaillant dans le laboratoire d'Alexis Templeton. En mélangeant du carbone organique et du sulfure, ils ont remarqué que des sphères et des filaments se formaient et ont supposé qu'ils étaient le résultat d'une activité bactérienne. Mais à y regarder de plus près, Cosmidis s'est rapidement rendu compte qu'ils étaient formés de manière abiotique. "Très tôt, nous avons remarqué que ces choses ressemblaient beaucoup à des bactéries, chimiquement et morphologiquement, " elle dit.

"Ils commencent à ressembler à un résidu au fond du récipient expérimental, " dit la chercheuse Christine Nims, "mais au microscope, vous pouviez voir ces belles structures qui semblaient microbiennes. Et ils se sont formés dans ces conditions très stériles, donc ces fonctionnalités étonnantes sont essentiellement sorties de rien. C'était vraiment un travail passionnant."

"Nous pensions, « Et s'ils pouvaient se former dans un environnement naturel ? Et s'ils pouvaient être conservés dans des roches ? » dit Cosmidis. « Nous devions essayer ça, pour voir s'ils peuvent être fossilisés.

Nims se mit à exécuter les nouvelles expériences, tester pour voir si ces structures abiotiques, qu'ils appelaient biomorphes, pourrait être fossilisé, comme le serait une bactérie. En ajoutant des biomorphes à une solution de silice, ils visaient à recréer la formation du chert, une roche riche en silice qui préserve généralement les premiers microfossiles. Pendant des semaines, elle suivrait attentivement les progrès de la « fossilisation » à petite échelle sous un microscope. Ils ont découvert non seulement qu'ils pouvaient être fossilisés, mais aussi que ces formes abiotiques étaient beaucoup plus faciles à conserver que les restes bactériens. Les 'fossiles abiotiques, ' des structures composées de carbone organique et de soufre, étaient plus résistants et moins susceptibles de s'aplatir que leurs homologues biologiques fragiles.

"Les microbes n'ont pas d'os, " explique Cosmidis. " Ils n'ont ni peau ni squelette. Ce ne sont que de la matière organique spongieuse. Alors pour les préserver, vous devez avoir des conditions très spécifiques" - comme de faibles taux de photosynthèse et un dépôt rapide de sédiments - " c'est donc plutôt rare quand cela se produit. "

A un niveau, leur découverte complique les choses :savoir que ces formes peuvent se former sans vie et se conserver plus facilement que les bactéries fait douter, généralement, sur notre dossier de jeunesse. Mais pendant un certain temps, les géobiologistes ont su mieux que de se fier uniquement à la morphologie pour analyser les microfossiles potentiels. Ils apportent la chimie, trop.

Les "enveloppes organiques" Nims créées en laboratoire ont été formées dans un environnement à haute teneur en soufre, reproduire les conditions sur la Terre primitive (et les sources chaudes aujourd'hui). Pyrite, ou "l'or des fous, " est un minerai de sulfure de fer qui se serait probablement formé dans de telles conditions, sa présence pourrait donc être utilisée comme un phare pour des microfossiles potentiellement problématiques. "Si vous regardez des roches anciennes qui contiennent ce que nous pensons être des microfossiles, ils contiennent très souvent aussi de la pyrite, " dit Cosmidis. " Pour moi, cela devrait être un signal d'alarme :« Soyons plus prudents ici ». Ce n'est pas comme si nous étions condamnés à ne jamais pouvoir dire quels sont les vrais microfossiles. Nous devons juste nous améliorer."