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– ARCHAEMAT

Résumé de soumission

Le projet vise à retracer l?évolution des métabolismes photosynthétiques pratiqués par les microorganismes primitifs fossilisés dans des roches vieilles de ~3,5-2,5 Ga en Afrique du Sud et au Canada. On pense que la photosynthèse anoxygénique a préparé la voie à la photosynthèse oxygénique et on suppose que l?évolution ultérieure de formes de vie plus complexes a fortement été conditionnée par l?état d?oxydation de l?environnement (principalement via l?activité de photosensibilisateurs oxygéniques). De ce fait, il est de la plus haute importance de déterminer l?apparition et l?évolution des métabolismes de la photosynthèse, non seulement pour une meilleure compréhension de l?évolution du degré d?oxydation de l?environnement terrestre mais également pour contraindre les modèles de ce phénomène très important et, finalement, pour retracer l?évolution ultérieure de la vie. Objectifs: Nos objectifs sont: (1) l?identification de signatures biogéochimiques (et isotopiques) des mattes microbiens cultivés en laboratoire dans des conditions mimétiques de celles ayant prévalu du Paléoprotérozoique à l?Archéen; (2) la caractérisation géochimique et isotopique de mattes microbiens provenant de formations sédimentaires datant de 3,4 à 1,9 Ga, dont la biogénicité a été clairement établie; (3) l?évaluation des critères structuraux, géochimiques et isotopiques qui signent le métabolisme de la photosynthèse dans les mattes ; et (4) établir (si possible) le niveau des preuves (claire ou ambigue) de la photosynthèse aérobie dans les sédiments archéens biolaminés, en se basant sur les critères établis sur les mattes modernes (Gautret et al,, 2008) et ce projet. Contexte: L?apparition des métabolismes photosynthétiques est l?un des facteurs clés de l?évolution de la vie. L?utilisation de l?énergie illimitée du Soleil a permis aux formes de vie primitive de devenir de plus en plus efficaces et de se développer plus rapidement. Il est vraisemblable que les premiers métabolismes photosynthétiques furent d?abord anaérobies. Cependant, l?évolution de la photosynthése oxygénique fut déterminante pour le développement de formes de vie plus sophistiquées, et donc pour l?évolution en général. Des traces de mattes microbiens fossiles sont présentes dans les sédiments de l?Archéen inférieur (3,5-3,2 Ga) du Pilbara en Australie et de Barberton en Afrique du Sud. Les premières analyses des structures stromatolithiques de l?Archéen inférieur firent penser à une origine photosynthétique oxygénique car les prétendus microfossiles ressemblaient, à première vue, à des cyanobactéries fossiles. Cependant, il a été démontré que ces soi-disant microfossiles sont en fait des dépôts de kérogènes hydrothermaux. De plus, il semble que la précipitation chimique peut générer des structures finement lamellées ressemblant à des stromatolithes. Ces problèmes soulignent la nécessité d?une approche multidisciplinaire, globale, faisant appel à une instrumentation classique mais aussi à des outils de pointe. Ce n?est que récemment que les analyses structurales et biogéochimiques détaillées ont permis d?attester la biogénicité de quelques stromatolithes et sédiments biolaminés de l?Archéen inférieur. Ces études récentes suggèrent que des mattes microbiennes furent formés par des microorganismes photosynthétiques. Pourtant la preuve que l?environnement était anaérobie est circonstancié. L?accumulation rapide d?oxygène dans l?atmosphère a commencé il y environ 2,4 Ga, mais les microrganismes qui produisirent cet oxygène ont dû apparaître bien plus tôt. La question cruciale est de savoir quand cela a eu lieu et s?il en reste des traces? La preuve de la présence d?oxygène dans l?atmosphère pendant l?Archéen tardif ~2,9-2,8 Ga est aussi circonstancié. Il est basé sur l?existence de larges dépôts carbonatés d?origine stromatolithique au Canada, en Afrique et en Australie, sur des signatures isotopiques du carbone, sur une baisse du fractionnement isotopique du soufre, indépendante de la masse du soufre total, dans des sédiments de 2,6 Ga, et enfin sur la présence de molybdène dans ces formations. Chaque indice, pris séparément peut avoir une autre origine, mais ensemble, ces indices suggèrent fortement qu?une activité oxygénique a pu produire de petites quantités d?oxygène dans l?Archéen tardif. L?établissement de critères biogéochimiques et isotopiques fiables de photosynthèse oxygénique ou anoxygénique requiert l?étude de tapis microbiens cultivés dans des conditions mimétiques de celles ayant prévalu du Paléoproterozoique à l?Archéen. En effet, il n?existe pas de tapis modernes formés d?un seul type de bactérie. Avec ces critères, nous pourrons retracer l?évolution de la photosynthèse dans le temps, tout en sachant qu?une signature photosynthétique dans la période 3,4-2,8 Ga ne sera pas nécessairement claire en cas de transition progressive d?un métabolisme à un autre ou en raison d?une mauvaise préservation de la matière carbonée fossile.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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