Des fossiles moléculaires mettent en lumière la vie ancienne

David Gold, professeur agrégé au Département des sciences de la Terre et des planètes de l'Université de Californie à Davis, travaille dans le nouveau domaine de la paléontologie moléculaire, utilisant les outils de la géologie et de la biologie pour étudier l'évolution de la vie. Grâce aux nouvelles technologies, il est possible de récupérer des traces chimiques de vie dans des roches anciennes, où les fossiles d'animaux sont rares.

Les lipides, en particulier, peuvent survivre dans les roches pendant des centaines de millions d'années. Des traces de lipides stérols, provenant des membranes cellulaires, ont été trouvées dans des roches vieilles de 1,6 milliard d'années. De nos jours, la plupart des animaux utilisent du cholestérol – des stérols comportant 27 atomes de carbone (C27) – dans leurs membranes cellulaires. En revanche, les champignons utilisent généralement des stérols C28, tandis que les plantes et les algues vertes produisent des stérols C29. Les stérols C28 et C29 sont également appelés phytostérols.

Des stérols C27 ont été découverts dans des roches vieilles de 850 millions d'années, tandis que des traces de C28 et C29 apparaissent environ 200 millions d'années plus tard. On pense que cela reflète la diversité croissante de la vie à cette époque et l’évolution des premiers champignons et algues vertes.

Sans véritables fossiles, il est difficile de dire grand-chose sur les animaux ou les plantes dont proviennent ces stérols. Mais une analyse génétique réalisée par Gold et ses collègues apporte un certain éclairage.

Ne le fais pas, mange-le

La plupart des animaux ne sont pas capables de fabriquer eux-mêmes des phytostérols, mais ils peuvent les obtenir en mangeant des plantes ou des champignons. Récemment, on a découvert que les annélides (vers segmentés, un groupe qui comprend le ver de terre commun) possèdent un gène appelé smt, nécessaire à la fabrication de stérols à chaîne plus longue. En regardant smt gènes de différents animaux, Gold et ses collègues ont créé un arbre généalogique pour smt d'abord chez les annélides, puis dans la vie animale en général.

Ils ont découvert que le gène est apparu très loin dans l'évolution des premiers animaux, et qu'il a ensuite subi des changements rapides à peu près au même moment où les phytostérols sont apparus dans les archives rocheuses. Par la suite, la plupart des lignées d’animaux ont perdu smt gène.

“Notre interprétation est que ces fossiles moléculaires de phytostérol enregistrent la montée des algues dans les océans anciens et que les animaux ont abandonné la production de phytostérol alors qu'ils pouvaient facilement l'obtenir à partir de cette source de nourriture de plus en plus abondante”, a déclaré Gold. “Si nous avons raison, alors l'histoire du smt Le gène témoigne d'un changement dans les stratégies d'alimentation des animaux au début de leur évolution.

Les co-auteurs de l'article sont : à UC Davis, Tessa Brunoir et Chris Mulligan ; Ainara Sistiaga, Université de Copenhague ; KM Vuu et Patrick Shih, Institut commun de bioénergie, Laboratoire national Lawrence Berkeley ; Shane O'Reilly, Université technologique de l'Atlantique, Sligo, Irlande ; Roger Summons, Institut de technologie du Massachusetts. Le travail a été soutenu en partie par une subvention de la National Science Foundation.