VIE × ÉVOLUTION
La photosynthèse oxygénique
il y a ~3,2 à 2,8 milliards d’années
La photosynthèse oxygénique, qui prend ses électrons dans l’eau et libère de l’oxygène, est apparue chez des micro-organismes il y a environ 3,2 à 2,8 milliards d’années, grâce à un amas de quatre atomes de manganèse.
La photosynthèse oxygénique est la forme de photosynthèse qui prélève ses électrons sur l’eau et rejette l’oxygène comme déchet. Capter la lumière est aisé, mais rompre la molécule d’eau est difficile. Cette rupture suppose un dispositif particulier, le photosystème II. Le cœur du photosystème II est un amas de quatre atomes de manganèse, capable d’accumuler assez d’énergie pour arracher quatre électrons à deux molécules d’eau. Des micro-organismes ancêtres des cyanobactéries actuelles, des bactéries qui pratiquent cette photosynthèse, ont acquis la capacité de rompre l’eau. La photosynthèse oxygénique est l’innovation aux conséquences les plus étendues de toute l’histoire du métabolisme, l’ensemble des réactions chimiques des êtres vivants. Autant qu’on puisse l’établir, elle n’est apparue qu’une seule fois.
Pourquoi c’est important
Toute respiration ultérieure dépend de la photosynthèse oxygénique. Cette photosynthèse a aussi été une source ininterrompue d’oxygène, un gaz toxique pour la quasi-totalité des organismes alors vivants, ce qui a préparé la crise suivante.
Datation et incertitude
Aucun fossile ne conserve l’apparition de la photosynthèse oxygénique elle-même. Les chercheurs déduisent son âge de l’ordre de branchement des gènes des cyanobactéries, c’est-à-dire l’ordre dans lequel ces gènes se sont séparés au cours de l’évolution. Ils le déduisent aussi de traces chimiques : des roches gardent la marque d’un oxygène présent bien avant son accumulation dans l’atmosphère. Ces indices situent l’apparition au Mésoarchéen, il y a entre 3,2 et 2,8 milliards d’années. Les structures qui réalisent cette photosynthèse ne sont observées directement que beaucoup plus tard. Des cellules fossiles de 1,75 milliard d’années conservent des thylakoïdes, les membranes empilées où se déroule la photosynthèse.
L’histoire de la Terre en une journée
08:08:2715 h 52 min avant minuit
si les 4,54 milliards d’années de la Terre étaient ramenées à un seul jour