Des bactéries fossiles vieilles de 3,4 milliards d'années

Des microfossiles découverts dans des roches australiennes vieilles de 3,4 milliards d’années seraient d'origine microbienne, devenant les plus vieux fossiles connus sur Terre. Un titre très disputé.


Dans les sables d’une très vieille plage australienne, aujourd’hui située dans les terres de la région de Pilbara, à l’ouest du pays, des chercheurs ont découvert des microstructures, de petits tubes creux formant des groupes et des chaînes, qui seraient d’anciennes bactéries fossilisées. L’ancienne plage de la formation de Stelley Pool, déjà célèbre parmi les géologues pour ses stromatolithes, peut être datée facilement. Elle est âgée de 3,4 milliards d’années, période pendant laquelle les océans étaient aussi chauds qu’un bon bain et l’atmosphère terrestre chargée en méthane.

Le paléobiologiste britannique Martin Brasier (University of Oxford) et son collègue australien David Wacey (University of Western Australia) affirment aujourd’hui dans la revue Nature Geoscience que ces microfossiles sont très probablement ceux de microbes se nourrissant de soufre, l’oxygène n’étant pas présent à l’époque faute d’algues pour le synthétiser. De telles bactéries existent encore aujourd’hui, notamment au fond des océans autour des sources hydrothermales.


Définir le caractère biologique de tels fossiles est complexe et de précédentes découvertes ont été très discutées. Ainsi, à une trentaine de kilomètres de Strelley Pool, dans la formation d’Apex (Apex Cherts), l’équipe de William Schopf a décrit au début des années 90 des microfossiles de la même période. Cependant leur caractère biologique est très discuté, Martin Brasier étant l’un des premiers à avoir contesté leur origine microbienne.

Le même Martin Brasier estime aujourd’hui disposer de très solides arguments pour affirmer que les fossiles de Stelley pool sont bien des bactéries. En plus de leur forme, de leur arrangement en groupe, ils présentent des traces de métabolisme microbien, affirment les chercheurs. Les parois cellulaires contiennent un isotope de carbone (¹²C) préféré par les organismes vivants à un autre isotope stable de carbone (¹³C). La présence de cristaux de pyrite –un sulfure de fer- dans ces microfossiles serait par ailleurs une preuve de leur utilisation du soufre pour se développer. Des dépôts similaires sont en effet observés sur des bactéries qui métabolisent des composés soufrés.

Ces microfossiles sont donc de nouveaux prétendants au titre de plus anciens fossiles terrestres connus. Jusqu’à présent les preuves les mieux étudiées des plus anciennes formes de vie bactériennes sont indirectes : il s’agit des stromatolithes, constructions de carbonates souvent formés par des cyanobactéries. En Australie, les plus anciens stromatolithes sont âgés de 3,5 milliards d’années.

La découverte a fait pas mal de bruit dans la presse scientifique et même au-delà : des chercheurs ont annoncé avoir découvert les plus anciens fossiles de bactéries, dans la région du Pilbara, en Australie. André Brack et Frances Westall, deux spécialistes du CNRS d'Orléans, interviewés par Futura-Sciences, tempèrent en émettant quelques doutes.

Quand, en 1993, William Schopf, un chercheur de l’université de Los Angeles (UCLA), spécialisé dans l’étude de l’évolution, découvre les plus anciens fossiles, datant d’un peu plus de 3,4 milliards d’années, Martin Brasier, de l’université d’Oxford, est un des premiers à contester ces résultats dans un article publié de la revue Nature.Récemment, le même Martin Brasier a annoncé, en compagnie de David Wacey et trois autres chercheurs de l’université d’Australie occidentale, la découverte de microfossiles datant de 3,4 milliards d’années. Soit les plus vieux fossiles si William Schopf s’est effectivement trompé. Les analyses sont présentées dans la revue Nature Geoscience.

Les fossiles de William Schopf avaient été découverts dans le Pilbara, au nord-est de l’Australie. Les analyses scientifiques, notamment celles concernant les taux de carbone 12, avaient semble-t-il prouvé qu’il s’agissait bien de traces d’êtres vivants, utilisant la photosynthèse. Mais Martin Brasier avait trouvé une autre explication, infirmant la piste photosynthétique, et en proposait une autre. Quoi qu’il en soit, aujourd’hui, l'origine biologique des fossiles retrouvés par le scientifique américain n'est pas avérée.

En outre, d’autres travaux publiés en 2011 démontraient, grâce à une nouvelle technique d’analyse (spectroscopie Raman), la présence de microstructures similaires à celles décrites par William Schopf, mais d’origine purement minérale, décrédibilisant encore un peu plus les conclusions du scientifique américain. Malgré tout, ces récents travaux montraient également que les structures géologiques renfermaient de l’oxygène probablement d’origine photosynthétique.

Les fossiles de David Wacey et Martin Brasier ont quant à eux été retrouvés dans la même zone que ceux de William Schopf. L’analyse des concentrations des différents isotopes de sulfures, ainsi que l’observation des microstructures associées aux fossiles ont permis aux scientifiques de conclure sur leur origine biologique. Pour eux, il s’agit de bactéries sulfureuses : réduction de sulfate et rejet de soufre.

Frances Westall, directrice du groupe Exobiologie au Centre de biophysique moléculaire d’Orléans, n’est pourtant pas convaincue par ces fossiles : « Je doute que ces structures correspondent à des restes d'organismes. Elles n'en ont pas la morphologie et elles ne ressemblent pas à d'autres structures microbiennes de l'époque », confie-t-elle à Futura-Sciences. En ce qui concerne la présence de soufre, cela ne semble rien prouver : « la matière organique abiotique dans les météorites comporte également du soufre » propose la chercheuse du CNRS, en guise d'autre solution. André Brack, fondateur du groupe Exobiologie, a également des doutes, mais plutôt à propos du métabolisme sulfuré des microorganismes fossilisés annoncé par les chercheurs.

Dans la lutte qui verra sacrer le découvreur des restes de bactéries les plus anciennes, c’est peut-être donc Frances Westall qui tient toujours la corde ! Elle avait déjà décrit, en 2006, des microfossiles de la même région, se basant sur des critères morphologiques et chimiques. Et en juillet 2011, elle exposait une autre étude, lors d’un colloque d’exobiologie à Montpellier, dans laquelle elle affirmait avoir découvert les restes d’un tapis microbien datant de 3,3 milliards d’années dans la région de Barberton, en Afrique du Sud. Les analyses de la chercheuse montrent que ces microbes avaient une activité photosynthétique liée à celle des bactéries sulfato-réductrices, ce qui a provoqué l’intérêt de Nature.

D’autres travaux ont mis en évidence la présence de vestiges vivants au Groenland et qui dateraient de 3,8 milliards d’années. Mais ils sont contestés par la communauté des paléontologues. Quant à William Schopf, selon ses collègues interrogés par le New York Times, il cherche toujours à prouver l’origine biologique des fossiles qu’il a trouvés il y a près de vingt ans.

Mais qu’importe l’identité du vainqueur. L’objectif n’est évidemment pas de trouver les plus vieilles bactéries, mais de mettre en évidence leurs mécanismes de vie, de révéler leur métabolisme, afin de comprendre un peu plus une époque que la recherche scientifique a encore bien du mal à expliquer. En effet, le temps est un sérieux obstacle à la découverte de vestiges de cette période : la tectoniques des plaques, l’érosion et la présence d’oxygène sont autant de phénomènes qui tendent à faire disparaître les traces fossiles des premiers êtres vivants.

André Brack, contacté par Futura-Sciences, souligne un point bien plus important que cette course : ces nouvelles recherches, ajoutées aux précédentes, montrent que « Barberton et le Pilbara apparaissent de plus en plus comme les berceaux d'une vie microscopique qui s'est développée voilà 3,4 milliards d'années ». De quoi susciter de nouvelles fouilles...