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ANR M6FOSSILS

par Valérie PLOUVIN - publié le , mis à jour le

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Notre objectif est de contraindre la co-évolution de la vie et des environnements sur la Terre primitive, en ciblant cinq jalons de l’évolution de la vie (entre 3,4 Ga : milliards et 400 Ma : millions d’années) liés avec des changements drastiques des conditions d’oxydoréduction. L’identification des fossiles de cette période a été limitée par (1) leur simple morphologie, (2) des rapports isotopiques du carbone ambigus, (3) la difficulté à corréler un fossile avec les marqueurs moléculaires issus de la roche totale, (4) la difficulté à corréler les fossiles avec les indicateurs géochimiques des métabolismes issus de la roche totale. Nous briserons ces verrous en combinant des caractérisations à micro- et nano-échelles des fossiles. Nous développerons de nouvelles microanalyses moléculaires : la Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS), et la microscale Laser-desorption Laser-ionization Mass Spectrometry (µL2MS). Ces techniques innovantes nous permettrons, pour la première fois, d’extraire une information moléculaire (biomarqueurs ou biopolymères) d’une cellule fossile isolée, et de distinguer des cellules voisines ainsi que leur anatomie. La résolution spatiale de ces analyses permettra d’identifier les possibles contaminations de laboratoire ou météorisations. Des nano-analyses (spectro)microscopiques permettront d’analyser l’anatomie, la matrice minérale (pour évaluer les déformations post mortem), et les biominéraux. Les signatures métaboliques seront recherchées avec des analyses isotopiques (micro + roche totale) de la matière organique et des biominéraux. Ce projet s’appuie sur l’expertise des participants en géochimie (organique, isotopique), paléontologie, minéralogie, spectrométries de masse et spectroscopies, développements analytiques.

We aim at constraining the co-evolution of life and the environments on early Earth, targeting five milestones through life evolution (between 3.4 Ga – 400 Ma, Billion-Million years) linked with important changes in redox conditions and oxygenation. Identifying the fossils of these times has been limited by (1) morphological simplicity, (2) non-diagnostic organic carbon isotope ratio, (3) difficulty to correlate individual fossils with molecular biomarkers analyzed on bulk rocks, (4) difficulty to correlate fossils with geochemical metabolic/environmental proxies from bulk rocks. To overcome these limitations, we will use a combination of micro- to nanoscale characterizations of fossils. We will develop novel microscale molecular methods : Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS), and microscale Laser-desorption Laser-ionization Mass Spectrometry (µL2MS). Thanks to these innovative techniques we will be able, for the first time, to retrieve molecular information (biomarker and fossil biopolymer composition) on single fossil cells, and to distinguish adjacent cells as well as cell anatomy. These spatially-resolved analyses will identify possible in-lab and weathering contaminations. Complementary nanoscale analytical (spectro)microscopy will be used to analyze anatomy as well as mineral structures informing on post-mortem morphological modifications and biominerals. Metabolic signatures will be investigated using microscale and bulk-rock isotope analyses of organic matter and biominerals. The project builds on the gathered participants’ expertise in the fields of organic and isotope geochemistry, paleontology, nano-mineralogy, mass spectrometry and spectroscopy, and analytical developments.