Une étude sur les fossiles moléculaires met en lumière le changement de stratégie alimentaire dans la vie ancienne

Les paléontologues ont un aperçu de la vie il y a plus d'un milliard d'années, grâce aux traces chimiques présentes dans les roches anciennes et à la génétique des animaux vivants. Recherche publiée dans Communications naturelles combine la géologie et la génétique, montrant comment les changements survenus au début de la Terre ont entraîné un changement dans la façon dont les animaux se nourrissent.

David Gold, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre et des planètes de l'Université de Californie à Davis, travaille dans le nouveau domaine de la paléontologie moléculaire, utilisant des outils de géologie et de biologie pour étudier l'évolution de la vie. Grâce aux nouvelles technologies, il est possible de récupérer des traces chimiques de vie dans des roches anciennes, où les fossiles d'animaux sont rares.

Les lipides, en particulier, peuvent survivre dans les roches pendant des centaines de millions d’années. Des traces de lipides stérols, provenant des membranes cellulaires, ont été trouvées dans des roches vieilles de 1,6 milliard d'années. Actuellement, la plupart des animaux utilisent du cholestérol, des stérols comportant 27 atomes de carbone (C₂₇)—dans leurs membranes cellulaires. En revanche, les champignons utilisent généralement C₂₈ stérols, tandis que les plantes et les algues vertes produisent du C₂₉ stérols. Le C₂₈ et C₂₉ les stérols sont également appelés phytostérols.

C₂₇ des stérols ont été trouvés dans des roches vieilles de 850 millions d'années, tandis que C₂₈ et C₂₉ des traces apparaissent environ 200 millions d'années plus tard. On pense que cela reflète la diversité croissante de la vie à cette époque et l’évolution des premiers champignons et algues vertes.

Sans véritables fossiles, il est difficile de dire grand-chose sur les animaux ou les plantes dont proviennent ces stérols. Cependant, une analyse génétique réalisée par Gold et ses collègues apporte un certain éclairage.

Ne le fais pas, mange-le

La plupart des animaux ne sont pas capables de fabriquer eux-mêmes des phytostérols, mais ils peuvent les obtenir en mangeant des plantes ou des champignons. Récemment, on a découvert que les annélides (vers segmentés, un groupe qui comprend le ver de terre commun) possèdent un gène appelé smt, nécessaire à la fabrication de stérols à chaîne plus longue. En examinant les gènes smt de différents animaux, Gold et ses collègues ont créé un arbre généalogique du smt, d'abord au sein des annélides, puis dans la vie animale en général.

Ils ont découvert que le gène est apparu très loin dans l'évolution des premiers animaux et a ensuite subi des changements rapides à peu près au même moment où les phytostérols sont apparus dans les archives rocheuses. Par la suite, la plupart des lignées d’animaux ont perdu le gène smt.

“Notre interprétation est que ces fossiles moléculaires de phytostérol enregistrent la montée des algues dans les océans anciens et que les animaux ont abandonné la production de phytostérol alors qu'ils pouvaient facilement l'obtenir à partir de cette source de nourriture de plus en plus abondante”, a déclaré Gold. “Si nous avons raison, alors l'histoire du gène smt relate un changement dans les stratégies d'alimentation des animaux au début de leur évolution.”