La plus vieille biodiversité de communauté bactérienne

Une équipe internationale, comprenant des chercheurs issus de trois laboratoires français, vient de mettre en lumière les plus vieilles communautés bactériennes les mieux conservées jamais décrites. Ces communautés, qui datent de 2,1 milliards d'années sont spatialement et temporellement en parfaite symbiose avec les plus vieux macro-fossiles découverts dans le même site fossilifère au Gabon. L'ensemble de ce biota a prospéré en phase avec l'oxygénation optimale de l'atmosphère de l'époque.

En géomicrobiologie, les biofilms sont des excellents enregistreurs de conditions paléo-environnementales. Les spécimens fossiles du Gabon représentant les plus anciennes formes de vie multicellulaire jamais décrites ayant prospérées il y a plus de deux milliards d'années sous une faible tranche d'eau sont en parfaite symbiose avec ces voiles bactériens. La recherche de forme de vie primitive organisée sur Terre fait partie des prospections les plus intensives depuis quelques décennies. Cette vie ancestrale correspond aux microbialites, des roches organo-sédimentaires associant des voiles bactériens et de sédiments, prospérant il y a au moins 3,5 milliards d'années.

Malgré son apparence primaire, un biofilm est l'un des modes de vie le plus répandu et abouti sur Terre. Les microbes sont capables de sécréter, en grande quantité, des substances polymériques extracellulaires correspondant principalement à des polysaccharides complexes, des protéines, des lipides et de l'ADN extracellulaire. L'ensemble de ces substances est considéré comme un mucus organique adhésif dans lequel les micro-organismes sont intégrés. Ce mucus permet aux bactéries d'être protégées contre les phénomènes extérieurs extrêmes.

Les tapis microbiens fossiles découverts au Gabon ont fait l'objet de plusieurs centres d'intérêts notamment pour l'étude des paléoenvironnements anciens de deux milliards d'années ainsi que leur lien avec les macro-organismes. Les traces chimiques possibles laissées par le métabolisme cellulaire représentent également un sujet d'étude privilégié. Par ailleurs, ils ont été retrouvés sur le même site où les premiers macro-organismes multicellulaires sur Terre furent observés dans le bassin de Franceville au Gabon. Cette découverte a permis de renforcer l'idée qu'un biota a existé plus tôt que prévu dans l'histoire de la Terre en corrélation avec l'évolution de la concentration d'oxygène dans l'atmosphère.

On peut s'interroger comment des macro-organismes primitifs peuvent être aussi bien conservés tout au long des temps géologiques (plusieurs centaines de millions d'années). De manière récurrente, ces préservations montrent une association entre des tapis bactériens et des macro-fossiles. Cela a amené certains laboratoires spécialisés à réaliser de nombreuses cultures essayant de mettre en lumière les processus de fossilisation de petits animaux (mouches, poissons, grenouilles, etc.) par les bactéries.

Les résultats sont spectaculaires car les expériences menées sur plusieurs années, ont montré un retard de la dégradation des macro-organismes. En fait, les voiles bactériens intègrent dynamiquement les restes dégradés dans leurs cycles biochimiques et favorisent le processus de minéralisation des macro-organismes augmentant ainsi leur chance de préservation. Ce processus de minéralisation a permis aux macro-fossiles du Gabon d'être conservés depuis plus de 2 milliards d'années, en partie grâce à l'intervention des bactéries sulfato-réductrices qui ont induit indirectement la minéralisation de cristaux de pyrite (FeS2). Ce minéral se forme grâce à la réaction de minéraux ferrifères détritiques avec le sulfure d'hydrogène (H2S). L'H2S quant à lui, est formé par la réduction des sulfates par les bactéries qui utilisent également la matière organique comme agent réducteur et de source d'énergie. De très nombreux cristaux micrométriques de pyrite ont ainsi remplacé les parties molles des spécimens préservant leurs formes et leurs tailles.

C'est une équipe internationale qui a effectué le travail pulri-disciplinaire confirmant ainsi l'intérêt unique du "chantier Gabon" pour la connaissance de cette période clé de l'histoire de la Terre.