Notre dernier ancêtre commun a inhalé de l’hydrogène des volcans sous-marins

Un microbe, qu’on peut considérer comme notre ancêtre commun le plus ancien, se nourrissait principalement de gaz d’hydrogène dans un monde où l’oxygène était quasi absent.


Un microbe, qu'on peut considérer comme notre ancêtre commun le plus ancien, se nourrissait principalement de gaz d'hydrogène dans un monde où l'oxygène était quasi absent.
LUCA consommait probablement de l'hydrogène provenant des cheminées hydrothermales

La chaine des événements chimiques, qui a provoqué l’apparition de la vie, est sans doute perdue à jamais dans les sables du temps. Mais nos ancêtres communs les plus anciens, incluant l’Eve microbiale à partir de laquelle toutes les cellules modernes sont apparues, ont laissé des traces dans les gènes qu’ils ont passé à leurs descendants. Désormais, les chercheurs rapportent qu’ils ont utilisé cette analyse du génome pour révéler la vie quotidienne de notre ancêtre commun le plus ancien surnommé (). Les résultats suggèrent que LUCA était un qui aimait la chaleur et qui consommait du gaz d’hydrogène et qu’il vivait dans un monde sans oxygène. Cela suggère que la vie sur Terre s’est formée dans et autour des cheminées hydrothermales telles que celles à proximité des volcans sous-marins.

Aujourd’hui, on peut classer les cellules qui créent la vie en 3 groupes, la , l’archée et les eucaryotes. Les 2 premières catégories incluent également des procaryotes qui sont des cellules sans un noyau. Une union distante entre ces deux a formé des eucaryotes qui sont des cellules avec un noyau. Et c’est l’eucaryote qui est à l’origine de tous les organismes complexes tels que les plantes et les animaux.

Les études génétiques ont révélé des indices sur LUCA. La plupart des preuves suggèrent que, comme les cellules modernes, LUCA a stocké de l’information génétique en utilisant l’ADN. Il a aussi construit des protéines et il a utilisé de l’adénosine triphosphate pour l’énergie. Mais c’était difficile de connaitre le mode de vie de LUCA. Le principal obstacle est que les microbes ne passent pas seulement leurs gènes à leurs progénitures, mais ils les échangent aussi avec leurs voisins dans un processus appelé comme le transfert de gène horizontal. Il est donc difficile de dire si les gènes partagés par plusieurs microbes reflètent une lignée commune ou que ce sont des variations plus adaptées pour propager leur matériel génétique.

Pour tenter de résoudre le problème, des chercheurs menés par William Martin, un biologiste évolutionnaire à la Heinrich Heine University à Dusseldorf, ont utilisé une approche plus stricte pour identifier les gènes qui étaient hérités. Plutôt que de regarder les gènes partagés par une seule espèce de bactérie et d’archée, ils ont regardé ceux qui étaient partagés par au moins 2 espèces de bactéries et 2 espèces d’archée. Cela leur a donné un compte initial de 6 millions de gènes regroupé dans plus de 286 000 familles de gènes associés. Une analyse plus approfondie a révélé que 355 de ces familles de gènes étaient largement présentes dans tous les organismes modernes et donc, on pouvait les retracer jusqu’aux espèces ancestrales à travers tous ses descendants. Ces 355 familles de gènes sont devenues de bons candidats pour LUCA.

Martin et ses collègues rapportent dans la revue Nature Microbiology que ces gènes ne sont pas éparpillés aléatoirement à travers les organismes modernes, mais ils sont dans des groupes distinctifs qui reflètent le métabolisme de LUCA. De plus, ils révèlent que LUCA était un anaérobe qui se développait dans un environnement privé d’oxygène alors que ce dernier est nécessaire par la plupart des cellules modernes. Et cela correspond à la connaissance des scientifiques sur la Terre datant de 4 milliards d’années et qui est connu comme la période du Grand bombardement tardif. Après la formation de la planète, des météores et des comètes se sont abattus sur Terre, les mers se sont régulièrement évaporées et l’atmosphère manquait d’oxygène. L’analyse des gènes montre aussi que LUCA était un thermophile, un organisme aimant la chaleur, et qu’il consommait du gaz d’hydrogène (H2). Actuellement, de nombreux microbes produisent le H2. Mais comme LUCA les a précédés, il devait être principalement présent à côté d’une source géologique d’hydrogène telle qu’une cheminée hydrothermale qu’on trouve à côté des volcans sous-marins.

James Lake, un biologiste évolutionnaire de l’université de Californie, estime que cette nouvelle étude est remarquable et une étape importante. Lake note aussi que LUCA partage son mode de vie avec 2 groupes de microbes modernes, le Clostridium, un genre de bactérie anaérobic et les Méthanogènes, un groupe d’archée qui consomme du H2. Donc, même si LUCA a disparu depuis longtemps, ses descendants proches sont encore avec nous.

 

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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