Une publication dans Nature Communications

Identification d'une des premières algues multicellulaires grâce à sa chlorophylle fossilisée depuis 1 milliard d'années



Microphotographie du fossile Arctacellularia tetragonala, l'un des premiers fossiles non ambigü d'eucaryote photosynthétique.

Des chercheurs du Laboratoire Early Life Traces & Evolution (Astrobiology / Faculté de Sciences) de l'Université de Liège ont découvert la première preuve in-situ de restes de chlorophylle dans un microfossile d'algue multicellulaire vieux d'un milliard d'années, conservé dans des schistes du Bassin du Congo. Cette découverte, qui fait l'objet d'un article publié dans la revue Nature Communications, a permis d'identifier sans ambiguïté l'un des premiers organismes eucaryotes phototrophes dans les archives fossiles. Une recherche qui ouvre de nouvelles perspectives dans l'étude de la diversification des eucaryotes au sein des premiers écosystèmes.

L'émergence de la photosynthèse est une étape fondamentale dans l'évolution des eucaryotes et donc de la vie car elle a profondément modifié les écosystèmes terrestres. Bien que les horloges moléculaires (une technique utilisée par les biologistes  pour dater la distance temporelle qui sépare deux espèces de leur ancêtre commun) prédisent cette émergence au cours du Protérozoïque (troisième éon du Précambrien allant de -2,5 milliards à -541 millions d’années), les scientifiques n’ont toutefois retrouvé que très peu de microfossiles non ambigus d'eucaryotes photosynthétiques. La détection des sous-produits métaboliques in situ dans les microfossiles individuels est pourtant la clé de l'identification directe de leurs métabolismes, mais jusqu'à présent, elle est restée insaisissable.

Une nouvelle étude scientifique menée sur des fossiles du Bassin du Congo par Marie Catherine Sforna, chercheuse postdoctorale au Laboratoire Early Traces of Life (Unité de recherches ASTROBIOLOGY / Faculté des Sciences) de l’ULiège dirigé par la Pr Emmanuelle Javaux, vient de fournir une nouvelle méthodologie utilisant la fluorescence et l'absorption des rayons X par synchrotron afin d’identifier le métabolisme phototrophique (relatif aux organismes vivants tirant leur énergie de la lumière) des premiers eucaryotes dans les archives fossiles. Des fossiles conservés sous forme de compressions carbonées dans des schistes du bassin du Congo en République démocratique du Congo.

Avec des collaborateurs de l'Australian National University (Australie), de la Commission de la carte géologique du monde (France), du synchrotron Suisse SLS (Suisse), du Synchrotron Soleil (France), de l'Université de Lille (France), de l'UR FOCUS (Liège) et du Musée royal de l'Afrique centrale (Belgique), les chercheurs de l'Université de Liège ont mis en évidence des géoporphyrines à nickel , préservés in situ dans les cellules d'un eucaryote multicellulaire vieux d'environ un milliard d'années : Arctacellularia tetragonala. « Nous avons identifié ces fragments comme des dérivés de la chlorophylle, ce qui indique que Arctacellularia tetragonala était un eucaryote phototrophe, l'une des premières algues non ambiguës, explique Marie-Catherine Sforna. » Cette nouvelle méthodologie, applicable à des roches matures vieilles de plusieurs milliards d'années, fournit une nouvelle approche pour comprendre l'évolution de la phototrophie eucaryote au cours du Précambrien et la diversification des producteurs primaires dans les premiers écosystèmes.

Référence scientifique

Sforna Marie Catherine1, Loron Corentin C.1, Demoulin Catherine F.1, François Camille1,2, Cornet Yohan1, Lara Yannick J.1, Grolimund Daniel3, Ferreira Sanchez Dario3, Medjoubi Kadda4, Somogyi Andrea4, Addad Ahmed5, Fadel Alexandre5, Compère Philippe6, Baudet Daniel7, Brocks Jochen J.8 & Javaux Emmanuelle J.1, Intracellular bound chlorophyll residues identify 1 Gyr-old fossils as eukaryotic algae, Nature Communications, doi 10.1038/s41467-021-27810-7.

1Early Life Traces & Evolution-Astrobiology, UR Astrobiology, University of Liège, Liège, Belgium

²Commission pour la Carte Geologique du Monde, Paris, France

3Paul Scherrer Institut, Swiss Light Source, CH-5232 Villigen PSI, Switzerland

4Synchrotron Soleil, Saint-Aubin – BP 48, France

5Unité Matériaux et Transformations (UMR CNRS 8207), Université Lille 1 - Sciences et Technologies, Villeneuve d'Ascq, France

6Functional and Evolutive Morphology, Department of Biology, Ecology and Evolution, UR FOCUS, and Center for Applied Research and Education in Microscopy (CAREM-ULiege), University of Liège, Liège, Belgium

7Geodynamics & Mineral Resources Service, Royal Museum for Central Africa, Belgium

8Research School of Earth Sciences, The Australian National University, Canberra, ACT, Australia

Sources de financement: Programme Marie-Curie Cofund à l’Université de Liège; le projet FNRS CR PROMESS, FRS-FNRS-FWO EOS ET-Home, ERC Stg ELiTE, le projet BELSPO BRAIN PORTAL, et le programme CALYPSO PLUS (Synchrotron Soleil).

Contacts

Marie Catherine SFORNA

Emmanuelle JAVAUX

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