Cet élément pourrait être crucial pour l’évolution de la vie complexe sur Terre

L’oxygène est un élément essentiel de la vie sur Terre. Après l’augmentation de ce gaz dans l’atmosphère, il y a environ 2,5 milliards d’années, la vie multicellulaire sur notre planète a commencé à s’épanouir.

Le timing n’est pas un hasard, mais l’oxygène ne peut pas s’attribuer tout le mérite. Selon certains scientifiques, un autre élément est également important pour cette mutation évolutive, dont le nom est le fer.

Dans un nouvel examen de la disponibilité du fer pour la vie tout au long de l’histoire de notre planète, le scientifique de la Terre de l’Université d’Oxford John Wade et son équipe suggèrent que les fluctuations de ce métal ont contribué à l’évolution sur Terre.

Aujourd’hui, Le fer est un élément nécessaire Pour presque toute la vie. C’est ce qui permet aux cellules de détecter l’oxygène, de générer de l’énergie, de répliquer l’ADN et d’exprimer des gènes. En fait, il y a Seulement deux êtres connus Sur notre planète, il ne nécessite pas actuellement la survie de ce métal.

Aux premiers jours de la planète Terre, il y avait beaucoup de fer géologique à parcourir, en particulier dans le manteau et la croûte. Le fer solide trouvé ici a probablement été «cultivé» par des météorites de l’espace, et comme ce matériau pouvait se dissoudre dans les anciens océans, le fer était également abondant dans l’environnement marin.

distance Le grand événement d’oxydation (gouvernement égyptien), cependant, les conditions ont commencé à changer. Le fer soluble a commencé à être déficient et la compétition pour le fer intracellulaire a augmenté.

Les formes de vie ont donc dû trouver comment recycler le fer des cellules mortes, voler le fer des cellules vivantes ou vivre dans une autre cellule et utiliser un appareil de récupération du fer pour survivre.

Certains chercheurs pensent que ce sont ces batailles pour le fer qui ont donné lieu à l’évolution multicellulaire.

« L’infection, la prédation et l’endosymbiose sont tous des comportements qui déplacent l’objectif de l’acquisition de fer des sources minérales vers d’autres formes de vie, et chacun des trois comportements peut évoluer vers les autres au fil du temps. Par exemple, une infection initialement exploitée peut devenir une symbiose mutualiste.  » Explique.

Par rapport aux eucaryotes modernes, ou organismes multicellulaires, on pense que les anciennes formes de vie unicellulaire, telles que les bactéries et les archées, dépendent davantage du fer pour survivre.

Cela indique que les organismes modernes ont appris à utiliser l’élément plus efficacement au cours de millions d’années, car sa présence dans l’environnement a fluctué.

Selon cette nouvelle théorie, les océans de la Terre ont perdu la majeure partie du fer soluble en raison d’un excès d’oxygène dans l’atmosphère. Lorsque l’eau et le fer solide réagissent en présence d’oxygène, le fer s’oxyde rapidement, ce qui est encore plus difficile à exploiter pour les organismes.

Pour capturer l’élément sous cette forme, il faut que les cellules développent de petites molécules organiques appelées porteurs de fer. Aujourd’hui, presque toutes les bactéries, plantes et champignons ont ces structures, mais il y a des milliards d’années, cela représentait une nouvelle forme de survie.

Lorsque des formes de vie avec des porteurs de fer ont commencé à se rassembler à proximité d’un nombre limité de sources géologiques riches en fer, les chercheurs pensent que l’entassement a inévitablement conduit à « des interactions cellule-cellule de plus en plus complexes ».

Par exemple, les archées des sources thermales de Yellowstone ne peuvent vraiment prospérer que sur des tapis d’oxyde de fer. Alors que les eucaryotes modernes peuvent survivre en dehors de ces sources géologiques, tant qu’il existe des formes biologiques de fer disponibles.

« Bien que le fer biodisponible ait été épuisé, tout au long de la récupération de la vie après le GOE et sa diversification ultérieure (et le passage par d’autres événements d’extinction de masse successifs), le fer a conservé la priorité dans les systèmes biologiques », écrivez.

« Vraisemblablement, c’est parce que le fer a des propriétés électrochimiques uniques qui permettent, ou rendent une gamme de processus biochimiques efficaces, que d’autres éléments ne peuvent pas être largement remplacés par le fer dans les protéines sans provoquer un défaut majeur. »

L’absence absolue de substitution du fer signifiait que les organismes devaient rivaliser, tricher ou coopérer pour survivre après le GOE, et ces développements ont provoqué de graves adaptations des génomes et du comportement cellulaire au fil du temps.

Quand est le dernier Événement d’oxygène néoprotérozoïque Un événement, il y a environ 500 millions d’années, n’a fait qu’exacerber ces changements.

Par conséquent, la vie terrestre a peut-être commencé à partir de l’abondance de fer, mais ce n’est que lorsque le fer est devenu rare que ces formes de vie ont commencé à devenir plus complexes.

Étant donné que l’augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère₂ La carence en fer peut augmenter la chaîne alimentaire, et les chercheurs disent que nous devons en savoir plus sur la façon dont la vie s’adapte aux flux et reflux de cet élément important.

Les résultats indiquent également un moyen possible de mesurer le potentiel de vie sur d’autres planètes, telles que Mars, où l’oxyde de fer peut également être trouvé dans le manteau. Si cette planète est suffisamment riche en fer, cela pourrait indiquer la possibilité d’un refuge pour certaines des formes de vie les plus simples.

La recherche a été publiée dans PNAS.