Microfossiles et stromatolites
Les microfossiles se trouvent dans les certs et les schistes et sont de deux variétés. Un type consiste en des agrégats carbonés sphériques, ou sphéroïdes, qui peuvent mesurer jusqu’à 20 mm de diamètre. Ils ressemblent à des algues et à des kystes de flagellés et sont largement considérés comme biogènes (produits par des organismes vivants). L’autre variété de microfossiles est constituée de fils filamenteux carbonés, qui sont des tubes creux incurvés pouvant atteindre 150 micromètres (0,006 pouce) de long. Ces tubes sont très probablement les restes fossiles d’organismes filamenteux. Des centaines d’entre eux ont été trouvés dans certaines couches rocheuses. Les plus anciens microfossiles, et peut-être la plus ancienne preuve connue de vie sur Terre, proviennent du gisement de chert d’Apex, en Australie occidentale. Le chert date de 3,47 milliards d’années et contient au moins cinq espèces de microfossiles. Certaines de ces espèces étaient des photosynthétiseurs précoces, tandis que d’autres avaient des processus métaboliques reposant sur le cycle du méthane. Une telle diversité suggère que les premières formes de vie étaient beaucoup plus anciennes que le chert dans lequel elles ont été découvertes, peut-être même jusqu’à 4 milliards d’années. Une collection de microfossiles beaucoup plus jeune, mais non moins fascinante, a été découverte dans les récifs aurifères vieux de 2,8 milliards d’années (lits de conglomérats contenant de riches gisements d’or) du bassin de Witwatersrand en Afrique du Sud. Ces lits sont remarquables parce qu’ils contiennent des microfossiles carbonés en colonne pouvant atteindre 7 mm de long et ressemblant à des algues, des champignons et des lichens modernes. Ils ont probablement extrait l’or de leur environnement de la même manière que les champignons et les lichens modernes.
Les stromatolites sont des structures stratiformes, domales ou colonnaires faites de tapis en forme de feuille précipités par des communautés de micro-organismes, en particulier des algues bleues filamenteuses. Les premiers exemples de l’Archéen forment des dômes d’une hauteur d’environ 10 cm (4 pouces). Les stromatolites sont présents dans de nombreuses ceintures de roches vertes et de granites du monde. Dans la ceinture de Steep Rock Lake, vieille de 2,7 milliards d’années, en Ontario, au Canada, ils atteignent 3 mètres de hauteur et de diamètre. Les stromatolites ont continué à se former tout au long de l’histoire géologique et se développent aujourd’hui dans les eaux chaudes intertidales, comme celles de Shark Bay en Australie occidentale. Ils fournissent des preuves indiscutables que la vie avait commencé sur Terre en utilisant la photosynthèse algale dans des communautés biologiques complexes et intégrées il y a 3,5 milliards d’années.
Ces organismes de l’Archéen étaient des procaryotes incapables de division cellulaire. Ils étaient relativement résistants aux rayons ultraviolets et ont donc pu survivre au début de l’histoire de la Terre, lorsque l’atmosphère était dépourvue de couche d’ozone. Les procaryotes ont été prédominants jusqu’à il y a environ 1,7 à 1,9 milliard d’années, où ils ont été dépassés par les eucaryotes (organismes possédant des cellules nucléées). Ces derniers utilisaient l’oxygène dans leur métabolisme et pour leur croissance et se sont donc développés à profusion dans l’atmosphère de plus en plus riche en oxygène du début du Protérozoïque (l’Eon Protérozoïque s’étend de 2,5 milliards à 541 millions d’années). Les eucaryotes étaient capables de division cellulaire, ce qui permettait de transmettre l’ADN (acide désoxyribonucléique), le matériel de codage génétique, aux générations suivantes.
Au début du Protérozoïque, tant les microfossiles que les stromatolites avaient proliféré. L’occurrence la plus connue de micro-organismes se trouve dans la formation ferrifère de Gunflint, vieille de 2 milliards d’années et contenant des stromatolites, dans le bassin huronien du sud de l’Ontario. Ces fossiles microbiens comprennent quelque 30 types différents de formes sphéroïdales, filamenteuses et sporeuses pouvant atteindre environ 20 micromètres (0,0008 pouce) de diamètre. Seize espèces appartenant à 14 genres ont été classées jusqu’à présent. Les microfossiles de ce type sont abondants, contiennent de la matière organique magnifiquement préservée et sont extrêmement similaires aux micro-organismes actuels tels que les algues bleues et les microbactéries. On trouve des microfossiles comparables du Protérozoïque précoce dans le Minnesota et le Michigan aux États-Unis, dans les îles Belcher de la baie d’Hudson au Canada, dans le sud du Groenland, en Australie occidentale et dans le nord de la Chine. Ces microbiotes vivaient au moment de la transition de la composition chimique de l’atmosphère, lorsque l’oxygène a commencé à s’accumuler pour la première fois.
A la fin du Protérozoïque, les stromatolites ont atteint leur pic de développement, se sont distribués dans le monde entier et se sont diversifiés en formes complexes et ramifiées. À partir d’il y a environ 700 millions d’années, cependant, ils ont commencé à diminuer considérablement en nombre. Il est possible que les métazoaires (organismes multicellulaires dont les cellules sont différenciées en tissus et en organes) nouvellement arrivés aient mangé les algues stromatolitiques, et que leur croissance profuse ait détruit les habitats de ces dernières.
Il reste la question intrigante de savoir quand la division sexuelle est apparue chez les formes de vie. À la fin des années 1960, le paléobiologiste américain J. William Schopf a fait remarquer que l’abondante microflore de la formation de Bitter Springs, vieille de 900 millions d’années, dans le centre de l’Australie, comprend certaines algues eucaryotes dont les cellules, à divers stades de division, sont disposées en formes tétraédriques semblables à des spores. Celles-ci ressemblent à la tétrade de cellules de spores de plantes vivantes connues pour se développer par division sexuelle. En effet, à la fin du Précambrien, les conditions étaient réunies pour l’explosion de la vie au début de l’Eon Phanérozoïque (qui s’étend d’il y a environ 541 millions d’années à aujourd’hui).