Des chercheurs sont parvenus à expliquer l’influence de ce qu’ils nomment la danse diurne des bactéries avec le fonctionnement du système Terre-Lune ainsi qu'avec l’oxygénation de notre Planète, il y a plus de 2 milliards d’années.

L'augmentation de la concentration de dioxygène sur Terre a permis l'explosion de la diversité des formes de vie et, notamment, l'émergence de nombreuses espèces d'organismes pluricellulaires. Depuis plusieurs décennies pourtant, les chercheurs tentent de comprendre quels ont été les facteurs qui ont permis cet événement progressif durant plus de 2 milliards d'années.

Afin d'apporter plus d'éléments de réponses à cette question, une équipe de chercheurs a étudié des bactéries dans le lac Huron, en Amérique du Nord. Les micro-organismesmicro-organismes qui forment les tapis bactériens, à près de 25 mètres de profondeur, vivent dans une eau riche en soufresoufre et pauvre en dioxygène ; ils sont considérées comme comparables à ceux qui formaient les tapis microbiens sur terre et sous l'eau il y a plusieurs milliards d'années. Il s'agit, dans le lac Huron, de cyanobactéries photosynthétiques violettes et de bactériesbactéries oxydant le soufre blanc.

Un plongeur observe les tapis microbiens au niveau du <em>Middle Island Sinkhole</em>, dans le lac Huron. © Phil Hartmeyer, Noaa <em>Thunder Bay National Marine Sanctuary</em>
Un plongeur observe les tapis microbiens au niveau du Middle Island Sinkhole, dans le lac Huron. © Phil Hartmeyer, Noaa Thunder Bay National Marine Sanctuary

Au cours d'une journée, les deux types de bactéries se livrent à un relais. Entre le crépusculecrépuscule et l'aubeaube, les bactéries oxydatives sont placées au-dessus des cyanobactéries. Lorsque le soleilsoleil se lève, ces dernières accèdent au-dessus du tapis microbien et parviennent ainsi à la lumièrelumière du soleil, indispensable à leur activité photosynthétique qui permet la production de dioxygène.

Le lac Huron est l'un des cinq Grands Lacs d'Amérique du Nord, il contient des bactéries comparables à celles qui se sont développées au début de l'Histoire de la Vie sur Terre. © lesniewski, Adobe Stock
Le lac Huron est l'un des cinq Grands Lacs d'Amérique du Nord, il contient des bactéries comparables à celles qui se sont développées au début de l'Histoire de la Vie sur Terre. © lesniewski, Adobe Stock

L'un des auteurs de l'étude publiée dans Nature Geoscience, le Pr. Brian Arbic, explique pourtant que cette migration verticale au sein du tapis bactérien prend du temps et que les cyanobactéries ne produisent pas de dioxygène durant la totalité de la duréedurée du jour. De plus, il faut que les cyanobactéries fournissent suffisamment de dioxygène pour qu'un gradientgradient de concentration se crée au sein du tapis microbien et que le gazgaz puisse s'échapper vers la surface. Si les cyanobactéries n'accèdent pas assez longtemps à la lumière, alors la quantité de dioxygène produite n'est pas suffisamment importante pour se refléter à grande échelle dans la composition de l'airair en surface.

Des bactéries sensibles à la rotation de la Terre

Lorsque le système Terre-Lune s'est formé il y a plus de 4,4 milliards d'années, la durée du jour était beaucoup plus courte que celle actuellement. Au cours du temps, l'attraction lunaire et les effets de maréesmarées se sont intensifiés et la rotation de la Terre a commencé à ralentir progressivement, ce qui a entraîné l'allongement de la durée du jour. Certains chercheurs suggèrent que le ralentissement de la rotation de la Terre s'est même interrompu et a coïncidé avec une concentration faible de dioxygène, puis a repris il y a 600 millions d'années et que les concentrations en dioxygène ont à nouveau été significativement modifiées.

La rotation de la Terre a commencé à ralentir progressivement, ce qui a entraîné l'allongement de la durée du jour

Les deux événements majeurs de l'Histoire de la Terre au cours desquels la concentration en dioxygène a augmenté sont la Grande Oxydation il y a environ 2,4 milliards d'années et lors du Neoproterozoic Oxygenation Event, 2 milliards d'années plus tard. Ces deux événements pourraient donc être liés à l'augmentation de la durée du jour, qui aurait fourni suffisamment d'énergieénergie aux organismes photosynthétiques pour que leur production de dioxygène change la composition de l'air.