J’ai lu pour vous dans le Times : le portrait génétique de LUCA

Un surprenant portrait génétique de l’ancêtre de tous les êtres vivants a été dessiné par les scientifiques. Il éclaire un peu plus le mystère de l’origine de la vie sur terre.

LUCA (Last Universal Common Ancestor) : notre ancêtre commun à tous

la vie émergeant en eaux profondes

Cet ancêtre vénérable était une bactérie constituée d’une cellule unique. Il aurait vécu il y a 4 milliards d’années, lorsque la terre était encore bien jeune (560 millions d’années).

Cette nouvelle découverte aiguise le débat entre les partisans :

  •  d’une théorie de la vie apparue dans conditions extrêmes, comme les mers profondes bordées de volcans ;
  • et les autres privilégiant son développement dans des petits bassins d’eaux chaudes
    la cellule

    eucaryote

    .

La nature de nos premiers ancêtres a longtemps été incertaine en raison du fait que les trois grandes « catégories » de vie :

  • les bactéries (êtres unicellulaires sans noyau) ;
  • les archées (êtres vivants unicellulaires  sans noyau avec un métabolisme différent de  bactérie) ;
  • les eucaryotes (êtres cellulaires avec noyau dont les plantes et les animaux).

semblaient n’avoir pas d’origine commune.

Les spécialistes sont récemment arrivés à la conclusion selon laquelle les bactéries et les archées constitueraient les premières branches de la vie, les eucaryotes n’arrivant qu’après. Cette concclusion ouvrait de nouvelles perspectives explorées par William F. Martin  de l’université Heinrich Heine de Düsseldorf. L’idée fut de chercher à discerner la nature de l’organisme « ancêtre » des archées et bactéries.

adn

code génétique

Le point de départ consista à déterminer le code génétique des bactéries et des archées. Quelques 6 millions de gènes ont été stockés dans les bases de données d’ADN depuis 20 ans portant sur des milliers de micro-organismes.

Les 355 gènes de LUCA

La gènes qui ont le même rôle, par exemple chez l’humain et chez la souris, sont généralement reliés par un descendant commun d’un gène ancestral. Ainsi, en comparant leur séquence ADN, les gènes peuvent être arrangés dans l’arbre de l’évolution ; une propriété qui a permis au docteur Martin et ses collègues de réduire les 6 millions de gènes à un nombre bien plus faible de familles de gènes à étudier : 355 gènens semblent probablement descendre directement de LUCA.

Les gènes sont spécifiques à un organisme et à environnement. Ainsi le docteur Martin a étudié les gènes susceptibles d’être présents chez LUCA pour avoir une idée de l’environnement dans lequel LUCA vivait : » J’ai été estomaqué par le résultat, je ne pouvais y croire « dit-il finalement.

Les 355 gènes correspondaient à un organisme qui vivait dans des conditions qui se trouvent dans les mers profondes, dans des ambiances gazeuses, chargées en métaux, dans des panaches chauds provoqués par l’interaction entre l’eau de mer et le magma émergeant des fonds marins.

Les gènes de LUCA trahissent son origine en eau profonde

Black SmokerLes « vents des mers profondes » encore aujourd’hui sont environnés de formes de vies exotiques, installées des conditions chimiques extrêmes. Ils ont souvent été cités comme candidats pour l’origine de la vie. Les 355 gènes de LUCA comprennent certains qui métabolisent l’hydrogène pour leur besoin en énergie, mais d’autres pour la formation d’une enzyme appelée Gyrase , trouvées uniquement dans des microorganismes qui vivent dans de telles conditions extrêmes.

Cette découverte constitue une avancée significative pour notre compréhension des conditions de vie de LUCA a réaffirmé  James O. Mc Inerney de l’Université de Manchester.

Le portrait de LUCA dessiné par le docteur Martin va faire date. LUCA est par ailleurs très proche des premières formes de vie. Il lui manquait toutefois des gènes essentiels à la vie. Il devait donc être dépendant de la chimie alentour. Pour le docteur Martin, il doit être considéré comme « partiellement vivant ».

Le fait que LUCA dépendait de l’hydrogène et des métaux plaide pour une origine de la vie dans les eaux profondes, plutôt que sur terre dans des sortes de bassin, comme cela a été proposé par le chimiste John Sutherland de l’Université de Cambridge.

La théorie des bassins d’eaux chaudes

D’autres chercheurs pensent que le LUCA du docteur Martin constitue déjà une forme avancée de la vie.

 » LUCA et les origines de la vie sont des évènements bien séparés, et ce par un distance importante dans la chaine de l’évolution  » affirme  Jack Szostak de l’hôpital du Massachusetts qui a étudié l’évolution des membranes des premières cellules.

 » Des données du docteur MARTIN, on peut affirmer que LUCA a réussi une tâche compliquée : la synthèse des protéines. Ainsi; semble-t-il improbable qu’il n’ait pas pu synthétiser des éléments plus simples, même si les gènes nécessaires à un tel travail n’ont pas encore été identifiés « explique Steven A. Benner de la fondation pour l’étude de l’évolution des molécules. « Ce serait comme dire que vous savez construire un 747 mais pas extraire le fer du minerais. »

Le docteur Sutherland est sceptique sur l’affirmation selon laquelle LUCA serait situé dans une zone entre la non-vie et la vie, basée sur l’argument d’une dépendance à son environnement pour des composants essentiels. « Ce serait comme dire que je suis à moitié vivant parce que je dépends su supermarché. »

Le docteur Sutherland ne conteste la théorie d’une origine en eaux profondes. Mais cela ne signifie pas que la vie soit apparue là. La vie a émergé partout. Elle a été un moment confinée dans les fonds marins, en raison d’événement catastrophiques comme « le bombardement tardifs », qui s’est déroulé entre 4 et 3.8 milliards d’années. Il s’agit d’une pluie de météorites qui s’est abattue sur la terre avec une telle force que les océans sont entrés en ébullition.

La vie est si complexe qu’il a fallu des millions d’années pour qu’elle apparaisse et évolue. On penche que les premiers signes sont apparus il y a 3.8 milliards d’années, à la fin du bombardement.Un refuge dans les eaux profondes pendant le bombardement aurait permis le temps nécessaire à l’évolution.Par ailleurs, les chimistes comme le docteur Sutherland affirme qu’ils ne sont pas à l’aise avec l’hypothèse d’une chimie prébiotique qui fonctionnerait dans l’océan, qui a la fâcheuse tendance à diluer les composants avant qu’ils ne s’assemblent en molécules complexes.

Le docteur Sutherland a montré que les ultraviolets sont une source essentielle d’énergie pour provoquer les bonnes réactions ; ainsi les bassins d’eaux chaudes sur terre semblent plus propices à la formation de la vie.

A suivre…

 


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Joindre la conversation 8 commentaires

  1. […] les chercheurs auront clairement dessiné le portrait robot de LUCA (Last Universal Common Ancestor), ils auront fait  un grand pas sur le chemin conduisant aux […]

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Science, Science de la vie

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