Comment les vers ont façonné l’explosion de la biodiversité sur Terre

L’une des explosions de biodiversité les plus importantes de la Terre – une période de 30 millions d’années de changements évolutifs explosifs engendrant d’innombrables nouvelles espèces – pourrait être due à la plus modeste des créatures pour cette étape vitale de l’histoire de la vie : les vers.

Le creusement et l'enfouissement de vers préhistoriques et d'autres invertébrés au fond des océans ont déclenché une chaîne d'événements qui ont libéré de l'oxygène dans l'océan et l'atmosphère et ont contribué au lancement de ce que l'on appelle le grand événement de biodiversité de l'Ordovicien, il y a environ 480 millions d'années, selon de nouvelles études. découvertes des chercheurs de l’Université Johns Hopkins publiées dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta.

“C'est vraiment incroyable de penser comment de si petits animaux, qui n'existent même pas aujourd'hui, pourraient modifier le cours de l'histoire de l'évolution d'une manière aussi profonde”, a déclaré l'auteur principal Maya Gomes, professeur adjoint au Département de la Terre et des Planètes. Les sciences. “Grâce à ces travaux, nous serons en mesure d'examiner la chimie des premiers océans et de réinterpréter certaines parties des archives géologiques.”

Pour mieux comprendre comment les changements dans les niveaux d’oxygène ont influencé les événements évolutifs à grande échelle, Gomes et son équipe de recherche ont mis à jour des modèles qui détaillent le moment et le rythme de l’augmentation de l’oxygène sur des centaines de millions d’années.

Ils ont examiné la relation entre le mélange de sédiments provoqué, en partie, par le creusement de vers et un minéral appelé pyrite, qui joue un rôle clé dans l'accumulation d'oxygène. Plus la pyrite se forme et s’enfouit sous la boue, le limon ou le sable, plus les niveaux d’oxygène augmentent.

Les chercheurs ont mesuré la pyrite sur neuf sites le long d’un littoral du Maryland, dans la baie de Chesapeake, qui sert d’indicateur des premières conditions océaniques. Les sites avec seulement quelques centimètres de mélange de sédiments contenaient beaucoup plus de pyrite que ceux sans mélange et ceux avec un mélange profond.

Les résultats remettent en question les hypothèses antérieures selon lesquelles la relation entre la pyrite et le mélange de sédiments restait la même dans tous les habitats et au fil du temps, a déclaré Gomes.

La sagesse conventionnelle soutenait que lorsque les animaux brassaient des sédiments en creusant dans le fond de l'océan, la pyrite nouvellement découverte aurait été exposée et détruite par l'oxygène présent dans l'eau, un processus qui empêcherait finalement l'oxygène de s'accumuler dans l'atmosphère et l'océan. Les sédiments mélangés ont été considérés comme une preuve que les niveaux d'oxygène se maintenaient stables.

Les nouvelles données suggèrent qu’une petite quantité de sédiments se mélangeant dans de l’eau avec de très faibles niveaux d’oxygène aurait exposé la pyrite, le soufre et le carbone organique enfouis à juste assez d’oxygène pour déclencher la formation de davantage de pyrite.

“C'est un peu comme Boucle d'or. Les conditions doivent être idéales. Il faut un peu de mélange pour amener l'oxygène dans les sédiments, mais pas au point que l'oxygène détruise toute la pyrite et qu'il n'y ait pas d'accumulation nette.” a déclaré Kalev Hantsoo, doctorant à Johns Hopkins et premier auteur de l'article.

Lorsque les chercheurs ont appliqué cette nouvelle relation entre la pyrite et la profondeur du mélange de sédiments aux modèles existants, ils ont constaté que les niveaux d'oxygène sont restés relativement stables pendant des millions d'années, puis ont augmenté au cours de l'ère paléozoïque, avec une forte augmentation au cours de la période ordovicienne.

L'oxygène supplémentaire a probablement contribué à l'événement de biodiversité du Grand Ordovicien, lorsque de nouvelles espèces ont prospéré rapidement, ont indiqué les chercheurs.

“Il y a toujours eu cette question de savoir comment les niveaux d'oxygène sont liés aux moments de l'histoire où les forces évolutives s'intensifient et où l'on observe une plus grande diversité de vie sur la planète”, a déclaré Gomes. “La période cambrienne a également connu un événement de spéciation massif, mais les nouveaux modèles nous permettent d'exclure l'oxygène et de nous concentrer sur d'autres éléments qui pourraient avoir piloté l'évolution au cours de cette période.”