Les scientifiques ont peut-être découvert un lien manquant entre des cellules simples et complexes, qui constituent tous les animaux, les plantes et les champignons.
Les scientifiques considèrent que les organismes unicellulaires appelés Archaea se trouvent entre les bactéries primitives, dépourvues de noyau, et les cellules plus complexes, ou eucaryotes, sur la chronologie évolutive. Comme leurs cousins bactériens, les Archaea n'ont pas de noyau, mais les microbes contiennent de l'ADN et des enzymes de réplication de l'ADN qui ressemblent étroitement à ceux des eucaryotes.
Certains scientifiques théorisent que les eucaryotes ont évolué il y a environ 2 milliards d'années à partir de ces organismes intermédiaires, lorsqu'une ancienne archée a attrapé un micro-organisme de passage, l'a aspiré dans son ventre cellulaire et l'a transformé en un noyau de fortune. D'autres suggèrent qu'une archée ancestrale a envoyé des «bulles» errantes, construites à partir de sa propre paroi cellulaire, qui se sont accrochées puis intégrées à des organismes unicellulaires utiles qui fonctionnaient comme des organites modernes, ou aux structures ressemblant à des organes à l'intérieur de cellules qui effectuent des les fonctions.
Les détails entourant cet événement évolutif majeur restent obscurs, en partie parce que les scientifiques ont trouvé peu de preuves de la période de transition entre les cellules simples et complexes. Mais maintenant, les chercheurs ont identifié un pont potentiel entre les procaryotes et les eucaryotes: une similitude frappante codée dans leurs protéines.
Chez les eucaryotes, certaines protéines portent des séquences courtes, appelées signaux de localisation nucléaire ou NLS, afin d'entrer dans le noyau. Les protéines de transport se lient aux NLS puis escortent une autre molécule à travers les pores de la membrane nucléaire. En substance, les NLS agissent comme un badge de sécurité cellulaire.
Bien que les Archaea manquent de noyaux, certaines de leurs protéines portent de toute façon des badges de type NLS, selon l'étude publiée le 10 septembre dans la revue Molecular Biology and Evolution. Les auteurs suggèrent que les NLS sont antérieurs à l'origine du noyau et peuvent avoir servi de tremplin évolutif qui a permis aux archées d'évoluer progressivement vers une vie complexe.
"La nature a tendance à inventer à partir de ce qu'elle possède déjà", a déclaré le biologiste évolutionniste Sergey Melnikov, chercheur postdoctoral à l'Université de Yale et co-auteur de l'étude.
Ces badges NLS fournissent la preuve d'une forme intermédiaire entre des cellules simples et complexes - une découverte équivalente à découvrir un dinosaure ressemblant à un oiseau ou à ramper des poissons en tant que paléontologue, a déclaré Melnikov à LIve Science. "C'est assez unique pour affirmer que ceux-ci existent dans Archaea ... Personne n'a même pensé qu'ils devraient chercher des NLS dans Archaea", a déclaré le biologiste informatique Aravind Iyer, qui étudie l'évolution des protéines et du génome au National Center for Biotechnology Information, mais n'a pas participé à la présente étude.
Mais tout le monde n'est pas convaincu: deux experts ont déclaré à Live Science que les NLS n'étaient peut-être pas l'arme à feu évolutive qui montre comment les cellules simples ont évolué en cellules plus complexes.
Creuser pour les fossiles cellulaires
Au lieu de creuser à travers les restes squelettiques, Melnikov est allé fouiller dans les protéines ribosomales des cellules pour reconstituer leur histoire évolutive. (Les ribosomes sont des usines cellulaires qui aident à assembler les protéines.)
"Il n'y a qu'une poignée de gènes qui sont omniprésents", ce qui signifie qu'ils sont présents dans toutes les formes de vie, a déclaré Melnikov. Environ la moitié de ces gènes conservés codent pour les protéines ribosomales, a-t-il expliqué, ce qui suggère que les protéines ont un long héritage évolutif, remontant peut-être au début de la vie elle-même. Chez les eucaryotes, les protéines ribosomales pénètrent dans le noyau à modifier avant de s'installer dans le cytoplasme; ils bénéficient d'un accès facile au noyau grâce à leurs NLS.
En comparant la structure des protéines ribosomales échantillonnées dans les trois domaines de la vie - Archaea, Bacteria et Eukarya - Melnikov visait à repérer ces séquences de signature. Les groupes d'Archaea sur lesquels il a enquêté sont parmi ceux que l'on trouve aujourd'hui dans la nature.
Et voilà, Melnikov et ses collègues ont déterré quatre protéines archéennes équipées de badges de sécurité similaires à leurs homologues eucaryotes. Des séquences de type NLS sont apparues dans plusieurs groupes d'Archaea, de sorte que les chercheurs ont déduit que la caractéristique était apparue au début de l'histoire de l'évolution archéenne. (À Archaea, cependant, le NLS aide probablement principalement les organismes à identifier plus facilement les acides nucléiques, les éléments constitutifs de l'ADN et de l'ARN. Bien que les NLS eucaryotes remplissent également cette fonction, ils sont mieux connus pour aider les protéines dans le noyau.)
L'équipe a ensuite testé si les NLS étaient fonctionnellement interchangeables entre les royaumes de la vie, échangeant un badge eucaryote contre un archaeal. Sous un microscope optique, les NLS archéens semblaient fonctionner exactement comme les NLS eucaryotes et accordaient à leurs protéines associées un accès VIP au noyau. Bien qu'ils partagent les mêmes fonctions, les NLS des eucaryotes et des archées peuvent ne pas être liés sur le plan de l'évolution, selon les experts.
Iyer, par exemple, reste dubitatif de la conclusion. Les NLS ne sont composés que de cinq à six blocs de construction protéiques, appelés acides aminés. En raison de leur courte longueur et de leur structure chimique particulière, les NLS sont statistiquement susceptibles d'apparaître dans les protéines par hasard, a déclaré Iyer à Live Science.
En d'autres termes, les séquences archéennes et eucaryotes peuvent avoir surgi indépendamment et ne seraient donc pas liées à l'évolution. Iyer a déclaré qu'il serait plus convaincu si de nouvelles recherches découvraient des NLS archéens dans des protéines supplémentaires, celles similaires à celles qui pénètrent dans le noyau chez les eucaryotes.
"En fin de compte, cela montre simplement que ces séquences ont probablement précédé les noyaux", a déclaré Buzz Baum, biologiste cellulaire et évolutionniste au laboratoire de MRC pour la biologie cellulaire moléculaire en Angleterre, à Live Science dans un e-mail. Les archées qui partagent de nombreuses similitudes génétiques avec les eucaryotes modernes manquent encore de noyaux et d'organites, a-t-il expliqué, il est donc difficile de voir comment ces NLS ont conduit au développement de noyaux.
- La vie extrême sur Terre: 8 créatures bizarres | Science en direct
- 7 théories sur l'origine de la vie | Science en direct
- Galerie: Arc-en-ciel de la vie à Great Salt Lake | Extrémophiles | Vivre…
Publié à l'origine sur Science en direct.
