La vie sur la Terre n’est pas toujours ce que nous voyons à sa surface. Depuis des millions d’années, diverses espèces prospèrent dans les endroits les plus profonds du globe, où les conditions sont généralement extrêmes. 

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Les scientifiques mènent constamment des investigations dans les milieux susceptibles d’abriter des spécimens vivants. D’ailleurs, une étude récente s’est intéressée à deux grandes populations de micro-organismes souterrains, ainsi que leur parcours évolutif vers une vie dans l’obscurité.

Au début de son existence, notre planète était dépourvue de toute trace d’oxygène à sa surface, et ce, pendant les 2 premiers milliards d’années. Lorsque l’atmosphère a changé, la sélection naturelle a favorisé l’épanouissement de formes de vies dans des conditions aérobies, tandis que d’autres se sont isolées dans les parties dépourvues, ou presque, d’oxygène. 

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Deux espèces ubiquitaires connues des milieux anaérobies sont les Patescibacteries et le DPANN, les premières étant des bactéries, les secondes, des archées. Le génome simple de ces créatures et leur mode de vie dépourvu d’oxygène laissent supposer qu’elles ont besoin de vivre en symbiose avec d’autres organismes afin d’assurer leur survie dans les nouvelles conditions terrestres.

Emplacements géographiques des sites de collecte d’échantillons.

Néanmoins, il semble que ces microbes vivent de manière indépendante, sans recours à une association symbiotique. Ramunas Stepanauskas étudie la biologie microbienne au Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, et déclare qu’il s’agit d’une démonstration très intéressante d’une évolution des formes de vie depuis des milliards d’années.

Bien que de nombreuses recherches se sont intéressées aux Patescibactéries et au DPANN, les scientifiques de la nouvelle étude ont effectué des analyses de plus de 5000 échantillons, venus des quatre coins de la planète.

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Les résultats des examens génomiques et biophysiques révèlent un métabolisme archaïque et primitif, basé exclusivement sur la fermentation. Celle-ci est une voie métabolique très répandue chez les bactéries qui transforme le glucose ingéré en énergie utilisable, dans des conditions dépourvues d’oxygène.

Cependant, ceci n’est pas sans conséquence sur le bilan énergétique total, la fermentation inscrit l’organisme dans une voie métabolique lente, puisqu’elle ne fournit que 2 molécules d’ATP, contre 38 pour la respiration.

Arbres phylogénétiques à probabilité maximale de protéines concaténées à copie unique de bactéries (A) et archées (B). Tous les SAG de cette étude sont surlignés en rouge. Les patescibactéries et le DPANN sont surlignés en gris et marqués par des phylums proposés individuellement dans le superphyle (Rinke et al., 2013; Brown et al., 2015).
Jacob P. Beam & al./Frontiers in Microbiology

Pour les Patescibactéries et le DPANN, le mode de vie simple et primitif justifie l’absence totale d’une chaîne d’électrons. Celle-ci assure la phosphorylation oxydative, étape cruciale lors de la respiration. En d’autres termes, les analyses génomiques de ces groupes de microbes confirment l’inexistence d’un processus aérobie.

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En étudiant les interactions cellulaires dans les échantillons prélevés, les chercheurs ont établi que ces corps sont indépendants, et ne sont pas rattachés à des hôtes, à l’image de leurs semblables en surface. D’ailleurs, l’équipe a testé cette possibilité au laboratoire, en tentant de créer des relations symbiotiques, mais aucune preuve d’un enrichissement évolutif n’a été enregistrée, la fermentation étant le seul recours pour la production d’énergie.

Stepanauskas déclare que nous assistons ici à l’une des plus anciennes manifestations de la vie sur Terre, et c’est probablement la raison pour laquelle ces créatures n’ont jamais évolué pour respirer. 

Ce qui est particulièrement étonnant dans cette étude, c’est que ces deux groupes constituent la majeure partie de l’arbre évolutif des microbes sur Terre, tout en étant dépourvus d’une fonctionnalité censée caractériser toute forme de vie.

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