Ce livre présente non seulement les intrigantes trouvailles d’organismes complexes par le groupe d’El Albani au Gabon, mais également tout le contexte géologique et paléoenvironnemental, ainsi que l’histoire précoce de la Terre se focalisant sur l’Hadéen, l’Archéen et, surtout, le Protérozoïque. Il est rédigé dans un langage simple et il s’adresse donc à une large audience.
En plus d’un bref préambule, le livre comporte six chapitres, un épilogue, un glossaire, une abondante bibliographie et un index. Le préambule, qui présente l’approche pluridisciplinaire nécessaire pour étudier de tels fossiles, est intéressant, mais contient une petite erreur. Dans la discussion sur l’âge des roches, les auteurs écrivent (p. 7) : « Il a fallu attendre la découverte de la radioactivité naturelle par Rutherford au début du XXe siècle pour mesurer l’âge des roches par une méthode fiable, reproductible et précise. » Cette phrase télescope deux trouvailles distinctes et semble les attribuer toutes les deux (ou au moins la première) à Rutherford, mais, en réalité, c’est Becquerel qui a découvert la radioactivité, en 1896. La radioactivité est d’ailleurs mesurée en becquerels dans le Système international (SI). Rutherford a cependant découvert le phénomène de demi-vie des isotopes radioactifs, ce qui a effectivement permis la datation des roches anciennes.
Le premier chapitre décrit en détail la Terre archéenne. Imaginez une planète presque entièrement couverte d’eau, au ciel orangé, et dont la lune paraît bien plus grande que la nôtre, parce qu’elle est bien plus rapprochée. Ainsi, le clair de lune est bien plus brillant, et les marées bien plus hautes, que ceux que nous connaissons. Des lacs de lave en fusion sont formés par des éruptions volcaniques, et sont refroidis lentement par des pluies acides. Cette description, qui évoque une exoplanète de roman de science-fiction, c’est la Terre, à l’Archéen. En effet, il y a environ 3,5 Ga, la Lune était bien plus proche de la Terre (25 000 km) que maintenant (385 000 km) et lorsque les fossiles du Gabon se sont formés, bien plus tard (2,1 Ga), la Lune n’était encore qu’à 100 000 km de la Terre. Les océans étaient plus grands qu’aujourd’hui, alors les terres émergées étaient rares. L’atmosphère était dépourvue d’oxygène moléculaire (O2), mais elle contenait de l’azote (N2), du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane (CH4). Ces deux derniers gaz ont dû donner la couleur orangée au ciel d’alors, et bien entendu, l’atmosphère de l’époque était irrespirable pour les humains, ainsi que pour la plupart des organismes vivants actuels. L’océan était plus salé que maintenant (60 g/L de sel, contre 35 aujourd’hui). On apprend également que l’intense pluie de météorites qui tomba sur la Terre à l’Hadéen (vers 3,8 Ga) ne s’est ralentie que graduellement, pour tomber à un faible niveau il y a 2,5 Ga ; les protocontinents qui existaient à cette époque conservent en effet des structures de failles concentriques, seuls vestiges d’impacts très puissants. Les auteurs expliquent également comment la tectonique des plaques était initialement dominée par des mouvements verticaux (sagduction), et que la transition vers la tectonique mieux connue, fondée surtout sur des mouvements plus horizontaux (mais plus ou moins obliques), s’est opérée graduellement, avec une situation intermédiaire datant d’environ 3,6 Ga.
Logiquement, le deuxième chapitre décrit la Terre au Protérozoïque. Il s’ouvre par une description de l’immense glaciation qui sévissait au début du Protérozoïque et qui est documentée, entre autres, par des diamicrites glaciaires. Même les tropiques, vers 2,2 Ga, furent recouverts de glace ; c’est ce qu’on a appelé la « Terre boule de neige ». Cette glaciation fut causée par une diminution des gaz à effet de serre (CO2 et, dans une moindre mesure, CH4) qui avaient compensé la faible luminosité du soleil d’alors. Lorsque les volcans eurent rejeté suffisamment de CO2, cette glaciation prit fin. La vie survécut à cette glaciation, soit dans les glaces, soit dans des portions de l’océan qui n’auraient pas été forcément recouvertes entièrement de glace. Les auteurs décrivent également le
L’origine de la vie est traitée dans le chapitre trois. La théorie de la panspermie (origine extra-terrestre de la vie sur notre planète) et la chimie prébiotique y sont évoquées. Sur ce dernier point, après une présentation des expériences classiques d’Oparin et de Miller, on y apprend que les sources hydrothermales océaniques auraient pu produire des hydrocarbures par des processus abiotiques. L’hypothèse d’un « monde de l’ARN » ayant précédé la vie qui utilise l’ADN pour stocker l’information génétique y est également expliquée, ainsi que le débat concernant l’environnement des premières formes de vie (d’une température ou d’une salinité modérée, ou très élevée, selon les auteurs). Les études sur
Le chapitre quatre présente la macroévolution, le contexte géologique et le registre fossile du Néoprotérozoïque (entre 1 Ga et 540 Ma). On y apprend que, même si deux millions d’espèces sont reconnues, et qu’on pense que la biodiversité actuelle comprend probablement entre trois et dix millions d’espèces, à peine deux cent mille espèces éteintes ont été décrites. On ne peut qu’être d’accord avec le raisonnement des auteurs, qui suggèrent qu’une infime partie de la paléobiodiversité a été décrite pour l’instant, même si leur estimation de cette paléobiodiversité (« plusieurs milliards de taxons » ; page 102) semble audacieuse ! Cependant, il est vrai que, même pour des parties du registre fossile qui ont été considérées comme très bien documentées, moins de 14 % des branches de l’arbre qui ont existé semblent avoir laissé des fossiles (
Le chapitre cinq présente le Gabon antique, ainsi que le contexte géologique (spécialement sédimentologique et paléoenvironnemental) dans lesquels ont été trouvés les fossiles fascinants dont la découverte a inspiré la rédaction de ce livre. Les auteurs interprètent l’environnement de dépôt de ces fameux fossiles comme un niveau marin peu profond (moins de 50 m). Cependant, selon d’autres auteurs, cet environnement pourrait avoir été situé à plus de 200 m (
Les fameux fossiles du Gabon de 2,1 Ga ne sont décrits qu’au chapitre six, qui raconte également l’histoire mouvementée de leur découverte et de leur étude. Les auteurs y évoquent les difficultés qu’ils ont eu à faire accepter leur interprétation de ces structures comme des fossiles (plutôt que des formations purement minérales) et les approches pluridisciplinaires (isotopiques et imagerie 3D, entre autres) qu’ils ont utilisé pour leur étude. Les difficultés d’étude de fossiles anciens sont grandes, comme le rappellent les auteurs, à travers les controverses qui ont entouré divers autres fossiles, dont de possibles eucaryotes datant de 3,2 Ga. Les auteurs décrivent ensuite l’étonnante diversité des fossiles du Gabon, comprenant sept grandes catégories communes, ainsi que des formes plus rares et des microfossiles, qu’ils avaient déjà décrite ailleurs (
Pour résumer, ce livre bien rédigé et illustré passionnera tous les lecteurs qui s’intéressent à l’histoire de la vie. Ils y découvriront un monde inconnu, très différent et bien plus ancien que celui, archi-médiatisé, des dinosaures du Mésozoïque. Bien que le livre soit accessible à un large public (mais ayant au moins le bac), même le paléontologue professionnel travaillant sur des périodes plus récentes en apprendra beaucoup.
This book presents the intriguing discoveries of complex Proterozoic organisms by El Albani's group in Gabon, as well as the geological and paleoenvironmental context and the history of the early Earth, focusing on the Hadean, Archean, and especially the Proterozoic. It is written in simple language and is thus aimed at a broad audience.
In addition to a brief preamble, the book includes six chapters, an epilogue, a glossary, an abundant bibliography, and an index. The preamble, which describes the multi-disciplinary approach necessary to study such fossils, is interesting, but it includes a small error. In the discussion on the age of rocks, the authors wrote (p. 7): “We had to wait for the discovery of natural radioactivity by Rutherford in the early 20th century to measure the age of rocks through a reliable, reproducible and precise method” (all translations in this review are mine). This sentence telescopes two distinct discoveries and seems to attribute both (or at least the first one) to Rutherford, but in fact, it was Becquerel who discovered radioactivity, in 1896. Indeed, radioactivity is measured in becquerels in the « International System of Units (SI) ». Rutherford discovered the phenomenon of half-life of radioactive isotopes, and this allowed the dating of rocks.
The first chapter describes in detail the Archean Earth. Imagine a planet almost entirely covered by water, with an orange sky, and with a moon that looks much larger than ours, because it is closer. Thus, moonlight is much brighter, and the tides, much higher than today. Lava lakes are formed by volcanoes and are slowly cooled down by acid rain. This description, which evokes an exoplanet from a science-fiction novel, is the Archean Earth. Indeed, about 3.5 Ga, the Moon was much closer to the Earth (25,000 km) than it is now (about 385,000 km), and when the Gabon fossils were formed, much later (2.1 Ga), the Moon was still only about 100,000 km from the Earth. The oceans were larger than today, so emerged lands were few. The atmosphere lacked molecular oxygen (O2), but it contained nitrogen (N2), carbon dioxide (CO2), and methane (CH4). These last two gases would have given the sky an orange color, and of course, the atmosphere would have been toxic to humans and most other extant life forms. The ocean was saltier than today (60 g/L of salt, as compared to 35 today). We also learn that the intense meteorite shower that fell on Earth in the Hadean (around 3.8 Ga) slowed down gradually to a low level around 2.5 Ga; the protocontinents that existed at that time preserve concentric faults, the only vestiges of these very powerful impacts. The authors also explain how vertical movements (sagduction) initially prevailed in plate tectonics, and that the transition towards the better-known tectonics based on more horizontal (though more or less oblique) movements was gradual, with an intermediate situation prevailing around 3.6 Ga.
Logically, the second chapter describes the Proterozoic world. It opens with a description of the intensive ice age that prevailed at the beginning of the Proterozoic and which is documented, among others, by glacial diamictites. Even the tropics, around 2.2 Ga, were covered by ice; this is what has been called the “Snowball Earth”. This ice age was caused by a decrease in greenhouse gas (CO2 and, to a lesser extent, CH4) that had compensated for the low luminosity of the early Sun. When the volcanoes emitted sufficient CO2, the ice age ended. Life survived, either in the ice, or in portions of the ocean that were not necessarily covered with ice. The authors also describe the GOE (« Great Oxidation Event »), a sudden increase in atmospheric molecular oxygen (O2) concentration that happened at 2.4 Ga and ended at around 2.1 Ga, when the concentration again lowered. This increase was modest, nevertheless; it went from about 100,000 times to about 3000 times less than today, in the GOE. The explanation presented includes photosynthesis, which produces O2 directly, but also the combined action of continental volcanoes, which emit sulfur oxides, and sulfur-reducing bacteria, which transform these oxides into sulfuretted hydrogen and molecular oxygen. With this increase in atmospheric oxygen concentration, the Banded Iron Formations (BIFS) became rare, and the “Red Beds” appeared. Their color results from the presence of iron oxides (hematite and goethite). Ozone appears in the high atmosphere, which may have facilitated the move of life on the continents, by blocking the ultraviolet light. The biological perturbations caused by the last large meteorites of the Late Heavy Bombardment (LHB) and the history of continents, including the first supercontinent, Nuna-Columbia (1.9–1.3 Ga), are then described.
The origin of life is discussed in chapter three. The theory of panspermia (the extra-terrestrial origin of life on Earth) and prebiotic chemistry are evoked. On this last point, after a description of the classical experiments of Oparin and Miller, we learn that the oceanic hydrothermal vents may have produced hydrocarbons by abiotic processes. The authors then present the hypothesis of the “RNA World” that would have preceded life forms that use DNA to store its genetic information, as well as the debate about the environment in which the first life forms lived (of moderate or high temperature or salinity). Studies of “Last Universal Common Ancestor” (LUCA), which is still poorly known, are evoked, but in this discussion, the authors confuse LUCA with what we could call “First Universal Common Ancestor” (FUCA; we could also call it the first ancestor), which is the first biological organism that inhabited this planet (unless life arrived on Earth from the outer space). Indeed, LUCA must have been already very complex, sharing most features in common with archaeans and bacteria (given that it is the last common ancestor of both groups), whereas FUCA, which is even harder to characterize, was the first living being on Earth, and hence, must have been much simpler. This confusion between LUCA and FUCA led the authors to wonder (p. 85) if LUCA already possessed DNA, and if there was “a generation of cells more modern than the protobionts”, which seems certain, in both cases. The authors then present the well-accepted hypothesis of an endosymbiotic origin of eukaryotes, which postulates that an archaean phagocytosed a bacterium, which subsequently became the cell nucleus. This phenomenon is even more widely accepted to explain the origin of mitochondria and chloroplasts; the latter probably originated as a cyanobacterium that was phagocytosed. We then discover the debate about the nature of viruses: very simple living beings and possible simplified descendants of the first life forms, or simple cellular parasites that appeared after the first life forms and derived from conjugative plasmids (
Chapter four presents macroevolution, the geological context, and the fossil record of the Neoproterozoic (between 1 Ga and 540 Ma). We learn that even though two million species are currently recognized and that extant biodiversity probably includes between three and ten million species, barely two hundred thousand extinct species have been described. We can only agree with the authors, who suggest that a tiny proportion of the paleobiodiversity has been described so far, even though their estimate of this paleobiodiversity, at “several billion taxa” (p. 102) seems bold! However, it is true that, even for some parts of the fossil record that were previously considered to be well documented, less than 14% of the branches of the tree of life seem to have left a fossil record (
Chapter five presents the old Gabon and the geological (mostly sedimentological and paleoenvironmental) context in which the fascinating fossils that inspired this book were found. The authors interpret the fossiliferous beds as a shallow marine environment (less than 50 m). However, according to other authors, this environment may have been located at a depth of over 200 m (
The famous Gabon fossils (2.1 Ga) are described only in chapter six, which also relates the eventful history of their discovery and study. The authors evoke the difficulties they experienced to convince their colleagues that these structures were indeed fossils (rather than purely mineral structures) and the multi-disciplinary approach (including isotopic and 3D imaging techniques) they used to study these fossils. Studying old fossils is typically difficult, as they remind us, as shown by the controversies that surrounded various other old fossils, including the oldest putative eukaryotes dating from 3.2 Ga. The authors then describe the surprising diversity of the Gabon fossils, which includes seven large categories represented by several specimens, and a few rare forms, in addition to microfossils. They had of course described this previously (
To sum up, this well-written and well-illustrated book will captivate all readers interested in the history of life. It unveils an unknown world, very different from that of Mesozoic dinosaurs, which has been intensively covered by the media. Although this book is accessible to a wide public (though with a college education), even the professional paleontologist working on more recent periods will learn much from it.