Bien avant l'apparition des plantes ou des animaux, des organismes multicellulaires primitifs avaient mis au point une stratégie efficace pour survivre à l'arsenic, un poison pourtant redoutable. Une récente étude révèle que ces êtres vivants stockaient cet élément toxique dans des compartiments cellulaires spécialisés.
Modèle conceptuel de la formation biologique de noyaux de pyrite riches en arsenic.
Crédit: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59760-9
Les fossiles étudiés proviennent du bassin de Franceville, au Gabon, un site déjà connu pour avoir livré certaines des plus anciennes traces de vie multicellulaire. Grâce à des analyses par microtomographie aux rayons X, les chercheurs ont observé que l'arsenic était intégré dans la structure même des cellules fossilisées, et non présent par contamination.
Cette adaptation aurait émergé à une période marquée par une augmentation du taux d'oxygène dans l'atmosphère terrestre. Ce changement a favorisé l'oxydation de l'arsenic en arsenate, une forme particulièrement toxique car elle imite le phosphate, essentiel à la vie. Pour survivre, ces eucaryotes ont dû différencier ces deux éléments au niveau cellulaire.
L'étude montre que ces organismes n'ont pas survécu à l'activité volcanique qui a bouleversé leur environnement. Mais leur stratégie de gestion de l'arsenic pourrait avoir été réinventée plusieurs fois dans l'histoire de la vie, montrant une remarquable capacité d'adaptation.
Comment les premiers organismes ont-ils survécu à l'arsenic ?
Les eucaryotes fossiles analysés stockaient l'arsenic dans des compartiments isolés à l'intérieur de leurs cellules. Ce processus leur permettait de limiter les effets toxiques de l'arsenate, en l'empêchant de perturber les fonctions cellulaires essentielles.
Cette stratégie implique une certaine complexité dans l'organisation cellulaire, preuve que même à cette époque lointaine, la vie faisait preuve d'ingéniosité biochimique. En distinguant arsenate et phosphate, ces organismes ont franchi un cap important dans leur évolution.
Cette découverte illustre l'idée que l'adaptation à des conditions extrêmes n'est pas l'exception mais bien une constante de l'évolution.
Pourquoi ces organismes ont-ils disparu ?
Leur extinction semble liée à un bouleversement environnemental majeur, provoqué par une reprise de l'activité volcanique. Cette perturbation a modifié la chimie des eaux, diminué la teneur en oxygène, et créé un milieu trop hostile.
Malgré leur résistance à l'arsenic, ces organismes n'ont pas pu faire face à tous ces changements. Leur disparition montre les limites de l'adaptation biologique, même face à une menace déjà surmontée.
Cette extinction a toutefois laissé place à d'autres lignées plus adaptées. Elle fait partie d'un cycle d'apparition, de crise et de renouvellement qui caractérise l'histoire de la vie sur Terre.