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L’ancêtre des eucaryotes est une archée originale

La compréhension de l’évolution des espèces a fait une avancée : d’après l’étude de plus de 3.500 gènes d’archées, les scientifiques ont conclu que les eucaryotes descendraient d’un organisme unicellulaire qui vivait dans le sol et dans les océans.

Les archées (ici Halobacterium) sont des organismes unicellulaires phylogénétiquement à mi-chemin entre les eucaryotes et les bactéries. © DR

Les archées (ici Halobacterium) sont des organismes unicellulaires phylogénétiquement à mi-chemin entre les eucaryotes et les bactéries. © DR

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Les critères de classification des espèces ont bien changé depuis Charles Darwin et son fameux livre L’origine des espèces (une des nombreuses œuvres numérisées de Darwin). Alors que longtemps seuls étaient pris en compte les critères morphologiques, paléontologiques et embryologiques, depuis plus de 30 ans c’est l’ADN qui prédomine, surtout chez les unicellulaires. Les séquences du génome permettraient en effet de mieux distinguer les différences et les similarités entre deux espèces.

On répartit aujourd'hui les êtres vivants en trois grands groupes :

Alors que les deux premiers sont unicellulaires, les eucaryotes renferment aussi des organismes pluricellulaires comme les animaux et les végétaux. Selon l'hypothèse la plus couramment admise, les bactéries seraient apparues les premières et auraient ensuite donné naissance aux archées et aux eucaryotes, formant ainsi les trois domaines de la biodiversité.

Pourtant, les conditions d’apparition des eucaryotes sont toujours peu connues. Il semble clair que des événements d’endosymbiose ont participé à leur apparition, c'est-à-dire des phénomènes d’absorption d’autres cellules à l’intérieur d’une grande cellule. Les phénomènes se sont stabilisés, donnant naissance aux mitochondries ou aux chloroplastes, des organites cellulaires. Si tout le monde s’accorde à dire que l’endosymbionte est une α-protéobactérie, l’hôte quant à lui est encore discuté.

Des arbres phylogénétiques d'archées ont pu être construits par les chercheurs de l'université d'Oxford grâce aux bases de données de séquences d'ADN génomiques. © Proceedings of the Royal Society B
Des arbres phylogénétiques d'archées ont pu être construits par les chercheurs de l'université d'Oxford grâce aux bases de données de séquences d'ADN génomiques. © Proceedings of the Royal Society B

Une archée phylogénétiquement proche de nous

Des scientifiques de l’université d’Oxford se sont intéressés plus en détail à la question, en analysant les génomes de 48 archées, un genre d’étude désormais possible grâce aux énormes bases de données génétiques disponibles. D'après l'article publié dans le journal Proceedings of the Royal Society B3.537 groupes de gènes orthologues (possédant des similarités) ont ainsi pu être identifiés. En analysant le degré de similarité, il leur a été possible de reconstituer un arbre phylogénétique des espèces étudiées. En effet, les mutations s’accumulent au fil du temps, donc moins il y a de différences, plus les espèces sont proches.

Les chercheurs ont supposé que les eucaryotes ne sont reliés aux archées que par une seule espèce. En effet, l’hypothèse la plus simple, et donc considérée comme la plus probable, est qu’il n’y aurait qu’un seul ancêtre commun des eucaryotes plutôt que plusieurs. En comparant l’arbre phylogénétique des archées obtenu aux arbres réalisés pour les eucaryotes et les bactéries, les chercheurs ont découvert qu'une espèce d'archée récemment découverte est particulièrement proche des eucaryotes : les Thaumarchaea.

Alors que la majorité des archées vit dans des conditions extrêmes, cette famille d’archées est beaucoup moins aventurière. Elle est retrouvée dans des environnements modérés, dans les sols ou dans les océans tempérés. Les Thaumarchaea représentent une grande quantité des organismes retrouvés dans ces régions (jusqu’à 30 %) et occupent une niche écologique importante.

Le fait que les eucaryotes proviennent de cette archée semble compréhensible : ils vivent dans les mêmes conditions de température et ils possèdent des caractéristiques génétiques similaires, notamment dans leur moyen de répliquer l’ADN. Donc d’après ces nouvelles données, les eucaryotes et les archées ne descendraient pas d’une même bactérie. Les archées se seraient diversifiées puis l'un de ces espèces aurait ensuite évolué en eucaryote.


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