La chronique du vivant : L'oxygène

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Il représente 20% de notre atmosphère – mais c’est un intrus car il ne devrait pas y en avoir sur Terre !

Notre atmosphère originelle est formée de gaz échappés des matériaux météoritiques, réunis pour former le globe terrestre. Or, quand on les chauffe expérimentalement, de telles météorites ne libèrent pas d’oxygène ! Eh oui, tout le monde sait que la photosynthèse des plantes et des algues produit de l’oxygène : eh bien, la vie végétale est la source exclusive de notre oxygène atmosphérique ! C’est un produit de la vie terrestre.

Quand cet oxygène est-il apparu ?

Justement, au moment où la photosynthèse est apparue, avec les toutes premières bactéries photosynthétiques. Je vous avais parlé, en septembre, de ces bactéries, appelées Cyanobactéries. Leur apparition et celle de la photosynthèse furent une véritable catastrophe globale, appelée la Grande Oxydation. Car l’oxygène est un oxydant très puissant.

D’abord, il est dangereux pour les organismes qui n’y sont pas adaptés. Il y a eu de nombreux morts parmi les voisins des cyanobactéries qui n’avaient encore jamais éprouvé ce nouveau gaz.

Mais surtout, après la Grande Oxydation, l’atmosphère a commencé à oxyder le fer qui était auparavant à l’état ferreux. Le fer ferreux est soluble dans l’eau et donc accessible à tous les organismes vivants, qui ont tous besoin d’un peu de fer. Avec la Grande Oxydation, il s’est oxydé pour devenir du fer ferrique, la forme qu’on trouve dans la rouille et qui domine aujourd’hui. Le fer a donc commencé à rouiller avec la photosynthèse !

On a des preuves de cela ?

Des tonnes ! 90 % du fer exploité dans le monde provient de roches appelées fers rubanées. Ces gisements de fer ferrique se sont formés il y a 2 milliards d’années, suite à la Grande Oxydation ! Peu soluble, le fer ferrique s’est alors déposé au fond des eaux, engendrant les fers rubanés ! Mais du coup, beaucoup d’environnements sont alors devenus, et sont toujours, pauvres en fer ferreux… le manque de fer limite localement le développement des organismes, par exemple au cœur des océans modernes !

En plus, l’oxygène bloque les mécanismes cellulaires qui fabriquent des protéines en utilisant l’azote de l’atmosphère. Vous imaginez que les bactéries qui l’utilisaient avaient accès à une réserve colossale d’azote. Mais justement, dans l’atmosphère actuelle riche en oxygène, très peu d’organismes parviennent encore à utiliser l’azote de l’atmosphère. L’azote est donc devenu une ressource comptée, manquant dans bien des écosystèmes : c’est l’élément qui manque le plus dans les forêts tropicales !

L’apparition de l’oxygène a donc perturbé la Biosphère ?

La Grande Oxydation fut catastrophique. Les cyanobactéries se prirent elles-mêmes les pieds dans le tapis : privées de fer et d’azote, elles ont été les premières affectées. Après la Grande Oxydation, leur production de matière organique par photosynthèse chuta d’au moins 80% et resta basse pendant un milliard d’années ! D’ autres organismes moururent des dégâts oxydatifs de l’oxygène. Une longue famine s’ensuivit sur Terre, jusqu’à l’apparition d’organismes adaptés aux nouvelles conditions.

Mais pourtant, maintenant, on utilise l’oxygène, vous et moi ?

Oui, cela résulte du milliard d’années suivant : et ce sera pour la semaine prochaine. En attendant, vous voyez, il n’y pas que l’homme qui détruise les milieux avec ses déchets. Des cyanobactéries l’ont fait, et ça ne donne pas envie de recommencer !

La « chronique du vivant » de Marc-André SELOSSE, en partenariat avec le Muséum national d’Histoire naturelle.