Comment la vie et la couleur verte sont-elles apparues ?

Miracle, la vie !

Il y a quatre milliards d’années, sous l'effet d'un volcanisme très intense, l’atmosphère est composée de gaz toxiques pour nous : du méthane (CH4), de l’ammoniac (NH3), de l’hydrogène (H2), du gaz carbonique (CO2) ou encore du sulfure d’hydrogène (H2S). Dans certaines conditions, ces substances se combinent pour former les premières briques du vivant. Mais on ignore toujours comment cela a pu donner des cellules complètes et où ce miracle s’est produit. Sources hydrothermales marines, feuillets d’argile ou encore, idée la plus récente, gouttelettes d’eau en suspension dans les nuages ? Mystère !
Certains microorganismes probablement très semblables à ces formes de vie les plus anciennes subsistent dans l’eau des geysers ou sur les failles volcaniques qui zèbrent le fond des océans. Ils fuient l’oxygène comme la peste et se nourrissent de composés soufrés produits par la géothermie.

Une énergie illimitée

Après des centaines de millions d’années, certaines bactéries dites pourpres ou vertes apprennent à tirer parti d’une énergie pratiquement infinie : le rayonnement du soleil. Elles intègrent dans le minuscule sac qui compose leur organisme une forme primitive de chlorophylle. Excitée par le soleil, cette molécule transmet son énergie à un arsenal chimique qui fabrique des sucres à partir de CO2 et d’hydrogène ou de sulfure d’hydrogène. La photosynthèse est née, mais elle demeure sans doute rare dans les océans car dépendante de la géothermie.

L’invention du moteur à eau

De l’eau, du CO2 et de la lumière solaire. Qui parviendra à se développer en utilisant uniquement ces trois ingrédients ultra-répandus est promis à un avenir radieux. Tel est le défi relevé il y a trois milliards et demi d’années par les bactéries bleu-vert ou cyanobactéries. En associant plusieurs molécules de chloro­phylle pour concentrer l’énergie solaire, elles parviennent à casser en deux la molécule d’eau.
De l’oxygène est libéré pour la première fois comme déchet. Puis l’usine chimique de la bactérie fixe l’hydrogène au CO2 pour former de la matière vivante. Aujourd’hui encore, les cyanobactéries océaniques produisent selon cette recette une grande partie de l’oxygène que nous respirons.

La Grande Oxydation

L’oxygène rejeté par les cyanobactéries s’accumule peu à peu dans l’atmosphère jusqu’à provoquer un cataclysme écologique il y a 2,4 milliards d’années. Ce gaz corrosif se révèle en effet un poison violent. N’est-il pas assez puissant par exemple pour rouiller le fer ?
La plupart des êtres vivants de l’époque disparaissent ou se réfugient dans de rares lieux non oxygénés. Quelques autres inventent des mécanismes de protection et apprennent à canaliser la force de l’oxygène. Au lieu de se faire consumer, ils la domestiquent. C’est exactement ce qui se passe aujourd’hui encore dans toutes les cellules de notre corps. Brûler des sucres avec de l’oxygène, c’est en un mot respirer.

L’union fait la force

Il y a donc des bactéries de toutes sortes. Mais comment les cellules qui constituent les plantes sont-elles finalement apparues ? Une grande bactérie dépourvue de chlorophylle avale un jour une cyanobactérie sans la tuer. Encapsulée à l’intérieur de son hôte, celle-ci a depuis lors continué à fonctionner et à se multiplier avec son propre patrimoine génétique. Elle ravitaille son hôte avec les sucres produits par photosynthèse. Tant qu’à faire, la cellule végétale a aussi intégré un type de bactérie spécialisé dans la respiration, un moteur à combustion qui produit de l’énergie en brûlant des sucres.
Et les cellules animales ? Presque un détail dans toute cette histoire ! Elles aussi ont intégré une bactérie respiratoire mais point de cyanobactérie. Et c’est là toute la différence.

Article initialement publié dans la revue Salamandre sous le titre "L'invention d'une couleur"