Santé

Premières intuitions sur l’évolution du vivant

Dossier - Les gènes voyageurs, clés de l'évolution
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Les gènes ne se transmettent pas que par l’hérédité : ils voyagent aussi entre organismes non apparentés ! Ce dossier détaille les mécanismes de transferts latéraux de l’ADN et montre en quoi cette découverte modifie nos représentations des processus évolutifs.

  
DossiersLes gènes voyageurs, clés de l'évolution
 

Les scientifiques sont loin de tout connaître du monde vivant et de son évolution, mais, sans aucun doute, ils en savent bien plus que jamais sur ce sujet. Depuis 1859, date de la publication de L'origine des espèces par Charles Darwin, leurs travaux ont dévoilé l'existence d'un nombre sans cesse croissant de formes de vie.

L'arbre de Darwin. Cette unique figure de L’origine des espèces illustre le processus de descendance avec modification. Ce processus établit des liens généalogiques entre les êtres vivants. Les espèces et formes de vies ancestrales sont situées à la base de ce dessin. Sous l’action de la sélection naturelle, les membres d’une espèce divergent au cours des générations, donnant naissance à de nouvelles lignées. Pour cette raison, les espèces contemporaines (en haut du dessin) sont reliées à leurs ancêtres par une longue série de lignées intermédiaires désormais disparues. L’ensemble dessine un arbre. © DP

Nous — les humains en général — avons donc gravi un sommet dans la connaissance du vivant. Depuis ce sommet, nous contemplons, émerveillés ou inquiets, l'immensité de la diversité biologique. Or, cette ascension n'est pas la fin de l'histoire de la science évolutive. Au fur et à mesure que nous observons le paysage biologique, nous réalisons davantage l'étendue de l'inconnu qui nous fait face. Nous sommes sur un sommet, certes, mais c'est le sommet d'un iceberg. La majorité du monde biologique est microscopique, incultivable en laboratoire et nous demeure encore cachée.

Cette diversité repose sur un matériel de construction commun à (presque) tout ce qui évolue, sur une molécule dont nul n'ignore plus le nom, car on la croise quotidiennement dans les journaux : l'ADN. Cette molécule, au cœur des débats politiques contemporains, des enquêtes policières, des craintes face aux organismes génétiquement modifiés, des promesses thérapeutiques de la médecine, de la création de nouveaux êtres vivants... voire de la création de la vie en laboratoire et des espoirs des écologistes désirant préserver la biodiversité, est centrale dans nos existences, parce qu'elle est au cœur de l'évolution, à la source même de l'immensité de la diversité biologique. Chaque entité biologique qui évolue (y compris les virus, qu'on les considère comme vivants ou non) possède en effet de l'ADN (ou bien un variant, l'ARN ou acide ribonucléique). Par un codage subtil, ce matériel génétique définit une grande partie des propriétés physiques et des adaptations biologiques qui font que tous les êtres sont si différents.

Détail de la structure et de la composition des acides nucléiques. L’ARN est un autre support de l’information génétique. Il porte aussi des instructions codant notamment les caractéristiques de certains virus. L’ARN peut aussi fournir une copie des instructions de l’ADN à l’issue du processus de transcription, durant lequel les bases de l’ADN sont copiées en bases d’ARN. © Sônk, cc by sa 3.0

On a longtemps pensé que les gènes portés par l'ADN évoluent et sont transmis au sein des lignées qui les portent. Cette intuition est capturée par le célèbre dicton « les chiens ne font pas de chats ». Les chiens divergent le long d'une lignée canine, les chats le long d'une lignée féline. Le matériel génétique de ces deux lignées évolue indépendamment. Les mutations et la reproduction sexuée chez les chats sont indépendantes des mutations et de la reproduction sexuée chez les chiens. Cela fait d'ailleurs des dizaines de millions d'années que cet isolement reproducteur dure. Les lignées ayant mené aux ancêtres des chiens et des chats ont elles-mêmes divergé l'une de l'autre depuis un lointain ancêtre, quand les très lointains ancêtres des chiens et des chats ont cessé de se croiser entre eux et de combiner leur ADN. Leurs descendants se sont mis à explorer des environnements et des modes de vie distincts, et ils ont accumulé toujours plus de mutations, accompagnées d'adaptations et de modifications morphologiques qui empêchent désormais toute reproduction fertile et tout brassage de gènes entre les chiens et les chats contemporains. En revanche, l'évolution se poursuit à l'intérieur de chacune de ces lignées. Les chiens peuvent encore se croiser entre chiens, les chats peuvent encore se croiser entre chats, mêlant ainsi leurs ADN et créant des formes hybrides de chiens ou de chats... jusqu'à ce que, peut-être, à leur tour, au sein des chiens et au sein des chats, des branches évolutives séparées évoluent.

Or, dans le monde microbien, les instructions génétiques peuvent circuler à la fois au sein des lignées et entre les lignées.