- L’holocauste de l’oxygène (également connu sous le nom de « Grande oxydation ») est une crise de pollution mondiale qui s’est produite il y a près de 2 milliards d’années.
- Auparavant, il y avait très peu d’oxygène et des niveaux élevés de méthane dans l’atmosphère terrestre
- La biosphère originelle aurait été aussi différente de nous aujourd’hui qu’une planète étrangère.
- Puis une chose incroyable s’est produite. Des bactéries, appelées cyanobactéries, ont appris à exploiter directement la puissance du soleil
- Les colonies de cyanobactéries pouvaient réaliser la photosynthèse plus efficacement puisqu’elles fonctionnaient ensemble. Ces colonies ont prospéré dans toutes les mers peu profondes de la Terre primitive
- Ils ont réalisé la photosynthèse plus rapidement que l’oxygène ne pouvait être lié à des éléments comme le fer. Au lieu de cela, l’oxygène gazeux s’est accumulé à des pourcentages de plus en plus élevés dans l’atmosphère
- Des preuves géologiques, isotopiques et chimiques suggèrent que l’oxygène s’est accumulé dans l’atmosphère et l’a transformée en une atmosphère oxydante.
- C’est pourquoi on l’appelle le grand événement de l’oxydation.
- Ce phénomène est dû à la production d’oxygène par les cyanobactéries, ce qui a permis le développement ultérieur de formes multicellulaires.
Dans l’article ci-dessous, nous racontons l’histoire de l’Holocauste de l’oxygène, également connu sous le nom de Grand événement d’oxydation.
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Oxygène : L’apocalypse à laquelle nous avons survécu
Retenez votre souffle.
Pouvez-vous faire en sorte que cela dure 30 secondes ? 1 minute ?
Peu après l’arrêt de la respiration, le cerveau émet des alertes rouges car l’accumulation de dioxyde de carbone dans le corps devient dangereuse.
Votre esprit crie « débarrassez-vous-en ! ».
Whoosh ! Vous expirez les gaz d’échappement et aspirez de l’oxygène.
Pour les animaux, l’oxygène est vital. Il est absolument indispensable à notre survie.
Notre sang absorbe l’oxygène et le transporte dans tout le corps, l’utilisant pour effectuer des processus vitaux dans chaque cellule. Sans oxygène, notre cerveau commence à mourir en quelques minutes.
Il est donc insensé d’imaginer que l’oxygène puisse être autre chose qu’une source de vie. Pourtant, il y a des milliards d’années, l’oxygène était un poison qui menaçait de détruire toute vie sur Terre.
C’est fou, non ?
En effet, au début de la vie, la Terre était radicalement différente de celle à laquelle nous sommes habitués.
Absence d’oxygène gazeux. Des niveaux élevés de méthane. Le ciel aurait été d’un violet inquiétant. À l’époque, la vie était confinée à de petites cellules qui tiraient leur énergie de voies de fermentation très inefficaces.
C’était simple, inefficace et minuscule. Mais il s’est passé quelque chose.
Nous ne savons pas exactement comment cela s’est produit.
Certaines bactéries, appelées cyanobactéries, ont appris à exploiter directement la puissance du soleil. Elles ont combiné la lumière du soleil, l’eau et le dioxyde de carbone pour créer un cycle énergétique beaucoup plus efficace.
Quels sont les résultats obtenus ?
Au début, ce n’était pas très grave. Il n’y avait pas beaucoup de bactéries qui produisaient de l’oxygène, de sorte que l’oxygène pouvait se lier au fer pour former de l’oxyde de fer (que nous connaissons sous le nom de rouille). L’oxygène était ainsi maintenu hors de l’atmosphère, ce qui protégeait la vie.
Mais il s’est passé quelque chose de radical.
Des colonies de cyanobactéries ont commencé à se former. Ces colonies pouvaient réaliser la photosynthèse plus efficacement puisqu’elles fonctionnaient ensemble. Ces colonies ont prospéré dans toutes les mers peu profondes de la Terre primitive.
Leur succès a eu un coût. Ils ont réalisé la photosynthèse plus rapidement que l’oxygène ne pouvait être lié à des éléments comme le fer. Au lieu de cela, l’oxygène gazeux s’est accumulé à des pourcentages de plus en plus élevés dans l’atmosphère.
Pour cette première vie, l’oxygène était toxique. Ce n’est pas surprenant.
L’oxygène est un gaz très réactif. Dans des pourcentages plus élevés, il peut même être dangereux pour nous.
Respirer de l’oxygène à 100 % peut endommager nos poumons et provoquer des crises d’épilepsie. C’est un élément grave.
Bien que nous sachions que cette vie naissante n’avait pas la capacité de former des pensées complexes, je veux que vous imaginiez ce que cela a dû être lorsqu’une toxine invisible s’est accumulée autour de vous.
Votre croissance s’est ralentie. Vos amis meurent de faim et sont attaqués – tués – par quelque chose que vous ne pouvez pas voir.
Je sais que nous pouvons nous identifier à cela.
L’analogue le plus simple serait COVID-19, n’est-ce pas ?
Nous respirons une toxine invisible (dans ce cas, un virus) qui nous nuit et nous tue.
Mais je veux m’éloigner de la simple analogie et aller plus loin.
Mettons-nous à la place de ces colonies de cyanobactéries.
Vous utilisez cette source d’énergie apparemment inépuisable pour vous alimenter, mais ce faisant, vous empoisonnez votre environnement. Vous modifiez votre climat, votre écosystème et la Terre elle-même.
Je suis sûr que vous comprenez l’analogie.
Le changement climatique.
Comme aujourd’hui, le changement climatique survenu il y a des milliards d’années (appelé la grande oxydation) a menacé de détruire toute forme de vie.
Pour de nombreuses bactéries primitives, l’oxygène lui-même ne faisait qu’empoisonner la vie jusqu’à ce qu’elle meure.
Pour les quelques chanceux qui ont pu se cacher dans les eaux et les boues anoxiques de la Terre primitive, d’autres dangers se profilent à l’horizon.
L’oxygène s’est élevé dans l’atmosphère, passant de l’état de trace à près de 30 % de l’air disponible. Ce nouvel oxygène réagirait avec le méthane dans de gigantesques flammes, le transformant en dioxyde de carbone.
Le méthane, qui était à l’époque le gaz le plus répandu dans notre atmosphère, a soudainement disparu, remplacé par le dioxyde de carbone.
Aujourd’hui, nous entendons dire que le dioxyde de carbone est un gaz dangereux. En trop grande quantité, il piège la chaleur dans notre atmosphère, provoquant le réchauffement de la planète et des changements climatiques imprévisibles.
C’est toujours vrai. Mais le méthane est aussi un gaz à effet de serre. Et c’est un isolant beaucoup plus puissant que le dioxyde de carbone.
Ainsi, dans le cas de la vie il y a des milliards d’années, ils ont perdu leur principal gaz à effet de serre, ce qui signifie qu’une trop grande quantité de chaleur a commencé à s’échapper de la Terre.
Cela a conduit à l’une des périodes glaciaires les plus importantes et les plus catastrophiques que notre planète ait jamais connues : la glaciation huronienne.
La glaciation huronienne a duré de 300 à 400 millions d’années. Cela représente près d’un dixième de la durée de vie de la Terre.
Pendant cette période, la glace s’est étendue bien en dessous des calottes polaires, emprisonnant une grande partie des terres du monde sous des quantités de glace inimaginables.
Les colonies de cyanobactéries, qui avaient tant profité du dioxyde de carbone libre et de la lumière solaire illimitée, étaient maintenant bloquées par la glace et l’oxygène – une combinaison qui menaçait d’éteindre toute forme de vie.
Mais la vie ne s’est pas éteinte, n’est-ce pas ?
Après tout, nous sommes ici. Vous lisez cet essai. D’une manière ou d’une autre, comme l’a dit Jeff Goldblum, « la vie trouve un moyen ».
Que s’est-il passé ? Comment la vie a-t-elle trouvé son chemin ?
Le jury ne s’est pas encore prononcé sur les détails, mais on pense que deux événements se sont produits.
Tout d’abord, l’augmentation de l’activité volcanique associée à une diminution des précipitations (parce que toute l’eau était enfermée dans la glace) a entraîné la fin de la glaciation.
Deuxièmement, les organismes qui ont survécu à cette apocalypse de 300 millions d’années en sont sortis beaucoup plus résistants et en meilleure forme.
L’un de ces organismes les plus résistants, une minuscule bactérie, avait développé une adaptation remarquable. Elle n’était pas capable d’exploiter la lumière comme les cyanobactéries. Elle n’était pas non plus limitée par les réactions de fermentation extrêmement inefficaces de ses prédécesseurs. Au lieu de cela, elle était capable d’exploiter le pouvoir de cet élément réactif et toxique.
Il absorbe de l’oxygène. Il rejette du dioxyde de carbone et de l’eau.
C’est là, il y a plus de 2,5 milliards d’années, qu’est apparu pour la première fois le métabolisme « aérobie », c’est-à-dire qu’un organisme a utilisé de l’oxygène pour accomplir les fonctions de base de la vie.
Il s’agit d’un moment décisif dans l’histoire de la Terre.
Désormais, les niveaux d’oxygène sur Terre pourraient être gérés. L’oxygène et le dioxyde de carbone pouvaient être équilibrés entre les bactéries aérobies et les cyanobactéries. L’efficacité de ces bactéries aérobies a finalement constitué la base de la vie animale multicellulaire.
Les grandes bactéries ont en quelque sorte enveloppé ces petites bactéries aérobies sans les ingérer. Ces petites bactéries existaient à l’intérieur des grandes cellules dans un état de symbiose, fournissant à la grande cellule, par ailleurs anaérobie, la capacité de capter l’oxygène.
Aujourd’hui encore, tous les animaux conservent cet arrangement.
Ces bactéries plus petites sont maintenant appelées « mitochondries » et existent dans chaque cellule de notre corps. Ces mitochondries sont les seules parties de nos cellules capables de traiter l’oxygène.
Les mitochondries prennent du glucose et de l’oxygène et créent du dioxyde de carbone et de l’eau. Cette réaction chimique crée de l’énergie que la cellule stocke dans une molécule appelée ATP et qui peut être utilisée dans toute la cellule.
Je sais que cela semble assez « scientifique » et que la plupart d’entre nous se souviennent simplement que les mitochondries sont le moteur de la cellule, mais en réalité, c’est la mitochondrie qui convertit l’oxygène en énergie utilisable par l’ensemble de l’organisme. Et seules les mitochondries peuvent le faire.
Lorsque nous pensons à la respiration, lorsque nous pensons à l’oxygène, nous imaginons généralement l’oxygène s’engouffrant dans nos poumons… puis tout ce qui suit devient un peu bizarre.
Nous nous souvenons peut-être que les poumons oxygènent le sang.
Nous nous souvenons certainement que le cœur pompe le sang dans notre corps. Mais au-delà de cela, soyez honnêtes, pensez-vous vraiment à la façon dont l’oxygène arrive ailleurs ? Ou, plus précisément, à quoi sert cet oxygène ?
Nous ne le savons pas. Nous savons simplement que nous en avons besoin. Nous savons simplement que l’oxygène est source de vie. Il nous maintient en vie.
Mais lorsque l’on décompose et que l’on examine que chaque molécule d’oxygène doit être acheminée vers chaque cellule de votre corps afin que les mitochondries puissent l’utiliser pour transformer le sucre en énergie, on se rend compte que tout votre état repose sur ces minuscules organites appelés mitochondries qui, d’une manière ou d’une autre, n’ont pas été digérées lorsqu’une cellule plus grande les a avalées.
Votre existence, mon existence, tout cela est dû à une minuscule cellule qui a su tirer parti d’un environnement toxique.
Cette minuscule cellule a ensuite été engloutie par une cellule plus grande, et les deux ont formé une union. La plus grande cellule a protégé la plus petite, et la plus petite lui a fourni de l’énergie. C’est la base de toute notre vie animale.
Une minuscule cellule aérobie qui a compris comment exploiter l’oxygène.
Et c’est grâce à cette petite cellule aérobie que l’atmosphère de la Terre a pu être équilibrée.
La vie a explosé et le climat s’est stabilisé. Il s’agit peut-être du plus grand moment de gestion de crise de l’histoire de la Terre.
Cela me ramène à aujourd’hui.
Nous nous trouvons au bord d’une catastrophe climatique qui n’est pas sans rappeler le grand épisode d’oxygénation qui a conduit une grande partie de la vie à l’extinction.
Chaque année, nous émettons plus de 50 milliards de tonnes de dioxyde de carbone et de méthane, qui emprisonnent de la chaleur supplémentaire dans notre atmosphère. Cette chaleur supplémentaire provoque des effets climatiques en cascade et chaotiques, allant de l’élévation du niveau des mers aux vagues de chaleur brutales, en passant par la désertification et les violentes tempêtes tropicales.
Tout comme les cyanobactéries productrices d’oxygène d’il y a des milliards d’années, nous refaisons le monde avec nos déchets.
La question est de savoir si nous survivrons à la nouvelle image de la Terre.
Comme l’a dit Jeff Goldblum, « la vie trouve son chemin ».
En me basant sur l’histoire de la Terre, je ne doute pas que si nous abandonnons la vie et nous-mêmes à nos propres moyens, une vie apparaîtra qui prospérera dans ce nouvel environnement.
Il se peut simplement que 90 % des espèces existantes disparaissent au cours de ce processus.
Dans le passé, qu’il s’agisse de la grande oxydation, de la glaciation de Huron ou de la météorite qui a mis fin à l’existence des dinosaures, les espèces qui ne pouvaient pas rivaliser se sont éteintes. Et c’était le cas de la plupart des formes de vie.
Certes, ces événements marquants ont permis à de nouvelles formes de vie de s’imposer et de recréer le monde grâce à leur puissance, mais cela s’est fait au prix de la disparition de la quasi-totalité des autres espèces.
Nous sommes au cœur d’une crise semblable à la grande oxydation. Mais contrairement aux formes de vie primitives d’il y a 4 milliards d’années, nous sommes des êtres sensibles.
Nous pensons, nous comprenons.
Nous planifions.
Nous voyons que nos actions ont des conséquences, et nous pouvons choisir de changer nos actions pour créer des conséquences différentes.
Nous avons donc le choix. Nous pouvons choisir d’être la prochaine génération de mitochondries.
Retenez votre souffle. Pouvez-vous tenir 30 secondes ? 1 minute ?
Votre esprit demande à être libéré, n’est-ce pas ?
C’est à cause de l’accumulation de dioxyde de carbone. La panique que nous ressentons face à l’accumulation de dioxyde de carbone (un poison pour nous) doit être la même que celle qu’ont ressentie les bactéries anaérobies lorsque l’oxygène toxique a commencé à affluer.
Mais nous avons la possibilité de faire quelque chose à ce sujet.
Si la réduction des émissions et la neutralité carbone sont des objectifs importants et essentiels pour éviter une crise climatique, il existe un autre objectif que nous devrions poursuivre.
Inverser les dommages que nous avons déjà infligés.
Heureusement, grâce à notre propre ingéniosité, nous trouvons des solutions. Nous ne devons pas attendre que la prochaine mitochondrie évolue ; nous pouvons être nos propres sauveurs.
Il existe déjà une initiative étonnante intitulée « 1 trillion d’arbres », qui vise à (vous l’avez deviné) planter 1 trillion d’arbres pour absorber le dioxyde de carbone de l’air.
Cela ne suffira pas, mais cette forme rudimentaire de capture du carbone (extraction du CO2 de l’air) peut servir de tremplin pour créer et mettre en œuvre des technologies efficaces et respectueuses de la Terre afin de recalibrer notre atmosphère, comme l’ont fait les bactéries aérobies il y a des milliards d’années.
Pendant des milliards d’années, les plantes et les animaux ont existé dans une symbiose de respiration et de photosynthèse. Les plantes produisent de l’oxygène. Les animaux prenaient cet oxygène et leurs mitochondries le restituaient sous forme de dioxyde de carbone.
Aujourd’hui, nous, les animaux, avons bouleversé cette équation.
Par notre industrialisation, nous avons « respiré » bien plus que ce que la vie végétale pouvait équilibrer.
Nous sommes devenus les cavaliers potentiels de l’apocalypse imminente, comme ces cyanobactéries des milliards d’années avant nous.
La question est de savoir si nous nous laisserons enterrer.
Ou allons-nous nous élever grâce à notre ingéniosité et évoluer, comme ces bactéries aérobies, pour rééquilibrer le monde – en veillant à ce que notre inspiration soit égale à notre expiration ?