Un exemple des sources hydrothermales découvertes au fond des océans, souvent proches des dorsales océaniques à des milliers de mètres de profondeur. Des organismes vivent là, dans une eau acide et très chaude, jusqu'à plus de 100 °C. Ces écosystèmes sans lumière fonctionnent grâce à l'énergie de la chimiosynthèse, exploitant par exemple le soufre ou l'hydrogène. La photographie a été prise au fond de l'océan Pacifique, sur l'arc volcanique des Mariannes. © Pacific Ring of Fire 2004 Expedition, NOAA Office of Ocean Exploration, Bob Embley, NOAA PMEL, Chief Scientist

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Origine de la vie : la thèse des sources hydrothermales se renforce

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De nouvelles analyses génétiques de deux des trois branches de l'arbre du vivant affinent le portrait de leur possible ancêtre commun. Même si cette cellule n'était pas la première forme de vie apparue sur Terre, les résultats obtenus accréditent la thèse de sa naissance dans une source hydrothermale, il y a probablement plus de trois milliards d'années.

La découverte par Charles Darwin de la théorie de l'évolution puis celle de l'ADN, et enfin les développements récents de la biologie moléculaire et de la génétique nous approchent de la solution de l'une des énigmes les plus fondamentales de l'univers, celle de l'origine de la vie. Cependant, le chemin à parcourir reste long. On ne sait toujours pas comment les premières cellules vivantes sont nées, ni quand. Leur apparition date-t-elle de l'Archéen, quelque part entre il y a 4 et 2,5 milliards d'années ? Ou est-elle plus ancienne encore, remontant à l'Hadéen ?

Nul ne le sait. Mais on pense qu'à la suite d'une évolution déjà complexe, ces cellules vivantes ont donné naissance aux trois grands groupes reconnus en 1977 par le microbiologiste états-unien Carl Woese (1928-2012). Il s'agit des archées (les unicellulaires extrêmophiles vivant dans les sources chaudes en font partie), des bactéries et des eucaryotes (par exemple les plantes et les animaux), dont les cellules ont un noyau abritant le matériel génétique. Woese a été conduit à cette tripartition en étudiant par analyse phylogénétique la séquence de l'ARN ribosomique 16S. Il est alors apparu des différences claires entre les bagages génétiques de ces organismes, ce qui a conduit à cette division en trois clades de l'arbre phylogénétique du vivant, la principale avancée étant la séparation des archées d'avec les bactéries, alors qu'elles étaient jusque-là confondues dans le même groupe.

Le grand microbiologiste Carl Woese a effectué des travaux importants aidant à mieux comprendre les racines de l'arbre phylogénétique du vivant. Il est aussi un des précurseurs de la théorie de l'origine de la vie basée sur l'ARN. © Don Hamerman, Institute for Genomic Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign

Luca, un concept utile pour penser les racines de l'arbre de la vie

Il est tentant de faire dériver ces trois branches d'un organisme plus primitif qui aurait contenu une sorte de dénominateur commun des gènes présent dans ces trois grands groupes de forme vivantes. La question n'est pas simple car entre ces populations de cellules, il a pu se produire des transferts de gènes, dits horizontaux, comme il en existe encore aujourd'hui via les virus, ce qui brouille les pistes. Par ailleurs, on ignore comment ces trois groupes sont apparus, et dans quel ordre. Il faut donc prendre avec un certain recul l'idée d'un dernier ancêtre commun universel, la traduction en anglais d'un acronyme qui a fait fortune depuis le milieu des années 1990, Luca (Last Universal Common Ancestor), qui n'est peut-être qu'une approximation utile.

Ce Luca représente une sorte de base commune aux trois branches décrites par Woese, contenant un petit nombre de gènes communs (pas nécessairement à tous les membres de ces branches). Cette base commune ne représente pas la première forme de vie apparue sur Terre mais une zone de l'évolution des organismes vivants qui a donné par sa descendance toutes les formes de vie connues sur notre Planète.

Il n'en reste pas moins que le travail effectué par un groupe de biologistes mené par William Martin de l'université de Düsseldorf et qui vient de faire l'objet d'une publication dans Nature Microbiology est très intéressant pour ceux qui cherchent à préciser les caractéristiques des toutes premières formes de vie.

La vie serait-elle née dans les sources hydrothermales ?

On peut en déduire que Luca était anaérobie, donc ne respirait pas de l'oxygène, que son métabolisme était basé sur le gaz carbonique, l'hydrogène et l'azote sans l'aide de la lumière et qu'il fonctionnait à une température d'environ 100 °C. Les métaux comme le fer, le nickel et le molybdène y jouaient un rôle, ainsi que le soufre et le sélénium.

Ce métabolisme semble en fait avoir beaucoup de points communs avec celui d'un grand groupe de bactéries, les Clostridia, et, ce qui est plus intéressant, avec les archées méthanogènes. En fait, Luca ressemble beaucoup à ce qu'on attendrait d'une forme de vie qui aurait émergé dans les fameuses sources chaudes hydrothermales au fond des océans, ce qui accrédite un peu plus l'idée que c'est là que la vie serait apparue sur Terre.

Si tel est bien le cas, des missions à destination d'Europe et d'Encelade apparaissent de plus en plus comme le meilleur espoir de l'exobiologie.

Des sources hydrothermales océaniques entourées de vers géants  On voit dans cette vidéo des sources hydrothermales trouvées sur la dorsale est pacifique. Elles sont entourées de colonies des fameux vers géants appelés Riftia pachyptila.