Publié le 2025-10-28 07:00:00. Des scientifiques japonais ont découvert cinq sources thermales aux conditions chimiques similaires à celles de la Terre primitive, offrant un aperçu unique sur l’origine de la vie il y a plus de 2,3 milliards d’années. Ces écosystèmes préservés permettent d’étudier le métabolisme microbien d’une époque où l’oxygène était quasiment absent de l’atmosphère.
- Cinq sources thermales au Japon abritent des conditions chimiques rappelant la Terre primitive.
- Ces sites sont peuplés de micro-organismes utilisant le fer et l’hydrogène comme sources d’énergie, à l’instar des premières formes de vie.
- L’étude révèle des cycles biogéochimiques complexes, similaires à ceux qui ont permis l’évolution de la vie sur notre planète.
Une équipe de chercheurs de l’Institut des sciences de la Terre et de la vie (ELSI) de Tokyo a identifié ces sources thermales exceptionnelles, publiant ses découvertes dans la revue Microbes and Environments. Ces lieux, apparemment ordinaires, se distinguent par leur forte concentration en fer ferreux (Fe²⁺) et une quasi-absence d’oxygène, des caractéristiques qui évoquent l’océan il y a plus de 2,3 milliards d’années. À cette époque, l’atmosphère était radicalement différente, et la vie n’en était qu’à ses balbutiements.
« Ces sources riches en fer constituent un laboratoire naturel irremplaçable pour étudier le métabolisme microbien dans des conditions similaires à celles de la Terre archaïque », explique Shawn McGlynn, directeur de l’étude. La composition chimique et le pH presque neutre de l’eau permettent d’observer le fonctionnement des premiers écosystèmes planétaires.
Grâce à des techniques de métagénomique avancées, l’équipe dirigée par Li-Hau a analysé l’ADN des micro-organismes présents. Dans quatre des cinq sites étudiés, les protagonistes étaient des bactéries microaérophiles oxydant le fer. Ces organismes tirent leur énergie en transformant le fer ferreux en ferrique, un processus clé dans un environnement pauvre en oxygène. Cette observation suggère fortement que le fer et l’hydrogène constituaient les principales sources d’énergie biologique avant l’essor de la photosynthèse oxygénée.
Les bactéries identifiées dans les sources d’Akita et d’Aomori « respirent » du fer plutôt que de l’oxygène. Elles jouent un rôle biochimique essentiel en exploitant les sous-produits d’autres micro-organismes, créant ainsi un réseau d’interdépendance. Selon les chercheurs, ces communautés microbiennes reproduisent « les processus métaboliques clés des premiers écosystèmes terrestres ».
L’étude a également mis en évidence la présence de cyanobactéries, responsables de la libération d’oxygène, bien qu’en quantités limitées. Ces dernières auraient favorisé une coexistence équilibrée avec les bactéries sensibles à l’oxygène. Ce mécanisme suggère un écosystème coopératif où le développement initial de la vie dépendait à la fois du fer et des premières traces d’oxygène.
Dans l’une des sources, nommée Kowakubi, les bactéries dominantes étaient des hydrogénophiles, capables d’utiliser l’hydrogène comme source d’énergie, renforçant l’hypothèse d’un rôle central de l’hydrogène dans l’origine de la vie.
L’équipe de l’ELSI a reconstruit plus de 200 génomes microbiens, identifiant des gènes impliqués dans des processus tels que la fixation du carbone, l’oxydation de l’azote et du fer. Les communautés analysées démontrent une capacité à réduire les nitrates en ammonium et à compléter le cycle de l’azote, révélant une complexité biogéochimique insoupçonnée pour cette période. De plus, la présence de gènes liés au recyclage du soufre, malgré une faible quantité de composés soufrés, indique un cycle du soufre discret mais efficace.
« La diversité métabolique observée était plus large que prévu », ont souligné les chercheurs, indiquant que cette richesse a permis une résilience cruciale dans des conditions extrêmes et fluctuantes. Les sources étudiées partagent un schéma commun : la coexistence de bactéries consommatrices de fer, de micro-organismes dépendants de faibles quantités d’oxygène et d’espèces anaérobies. Cette organisation témoigne d’écosystèmes primitifs coopératifs et adaptatifs.
« Nos résultats montrent qu’en présence de fer ferreux et d’oxygène limité, ces communautés parviennent à maintenir des cycles biogéochimiques complets », a confirmé Shawn McGlynn. Cette structure communautaire aide à comprendre la transition d’un monde dominé par la chimie réductrice à un environnement progressivement oxygéné. Les bulles qui s’échappent de ces sources portent, selon l’étude, l’empreinte de la plus ancienne histoire de la vie.
Cette recherche, selon l’ELSI, offre une fenêtre sur les processus biologiques qui ont transformé l’atmosphère terrestre et jeté les bases de l’émergence de la vie complexe. La science continue d’explorer comment ces micro-organismes ancestraux ont façonné la chimie planétaire et élargi les possibilités de la vie, non seulement sur Terre, mais potentiellement au-delà.