Un microbe trouvé dans les profondeurs boueuses de l'océan Pacifique ne ressemble à rien d'autre qu'une goutte avec des tentacules. Mais ce petit organisme sans prétention peut détenir les secrets de l'évolution des premières formes de vie multicellulaires, selon de nouvelles recherches.
Bien avant l'existence d'organismes complexes, le monde abritait de simples organismes unicellulaires, des archées et des bactéries. Il y a entre 2 et 1,8 milliard d'années, ces micro-organismes ont commencé à évoluer, conduisant à l'émergence de formes de vie plus complexes appelées eucaryotes, un groupe qui comprend les humains, les animaux, les plantes et les champignons. Mais ce voyage incroyable au cours duquel la vie est passée de la natation aux taches à la marche (et, dans certains cas, à la pensée et au ressenti) des animaux est encore mal compris.
Les scientifiques avaient précédemment émis l'hypothèse qu'un groupe de microbes appelé Asgard archaea étaient les ancêtres très recherchés des eucaryotes, car ils contiennent des gènes similaires à leurs homologues complexes, selon un communiqué. Pour analyser à quoi ressemblaient ces microbes et comment cette transition aurait pu se produire, un groupe de chercheurs au Japon a passé une décennie à collecter et à analyser la boue du fond de la crête d'Omine au large des côtes du Japon.
L'équipe a conservé les échantillons de boue - et les micro-organismes qui s'y trouvent - dans un bioréacteur spécial dans le laboratoire qui imite les conditions de la mer profonde dans laquelle ils ont été trouvés. Des années plus tard, ils ont commencé à isoler les micro-organismes dans les échantillons. Le but initial des scientifiques était de trouver des microbes qui mangent du méthane et qui pourraient être en mesure de nettoyer les eaux usées, selon le New York Times. Mais quand ils ont découvert que leurs échantillons contenaient une souche inconnue d'archives d'Asgard, ils ont décidé de l'analyser et de la cultiver en laboratoire.
Ils ont nommé la souche nouvellement trouvée d'Asgard archaea Prometheoarchaeum syntrophicum après le dieu grec Prométhée, qui aurait créé des humains à partir de boue. Ils ont constaté que ces archées cultivaient relativement lentement, ne doublant que tous les 14 à 25 jours.
Leur analyse a confirmé que P. syntrophicum avait un grand nombre de gènes qui ressemblaient à ceux des eucaryotes. En effet, ces gènes détenaient les instructions pour créer certaines protéines présentes à l'intérieur de ces microbes; mais les protéines n'ont pas, comme prévu, créé de structures semblables à des organites comme celles trouvées à l'intérieur des eucaryotes.
Ils ont également constaté que les microbes avaient de longues saillies ramifiées ressemblant à des tentacules à l'extérieur qui pourraient être utilisées pour attraper les bactéries des passants. En effet, l'équipe a découvert que les microbes avaient tendance à coller aux autres bactéries dans les boîtes de laboratoire.
Les auteurs proposent une hypothèse pour ce qui s'est passé dans ces eaux anciennes: il y a environ 2,7 milliards d'années, l'oxygène a commencé à s'accumuler sur notre planète. Mais ayant vécu si longtemps dans un monde sans oxygène, cet élément s'avérerait toxique pour P. syntrophicum, les auteurs ont expliqué dans une vidéo.
Alors le P. syntrophicum peut avoir développé une nouvelle adaptation: une façon de former des partenariats avec des bactéries qui étaient tolérantes à l'oxygène. Ces bactéries donneraient P. syntrophicum les vitamines et les composés nécessaires pour vivre, tout en se nourrissant à leur tour des déchets des archées.
Alors que les niveaux d'oxygène augmentaient encore plus, P. syntrophicum aurait pu devenir plus agressif, arrachant des bactéries de passant avec ses longues structures ressemblant à des tentacules et les internalisant. À l'intérieur de P. syntrophicum, cette bactérie aurait finalement évolué en une organite produisant de l'énergie, clé de la survie des eucaryotes: les mitochondries.
Le succès de l'équipe dans la culture Prométhéoarché après des efforts s'étendant sur plus d'une décennie représente une énorme percée pour la microbiologie ", ont écrit Christa Schleper et Filipa L. Sousa, deux chercheurs de l'Université de Vienne qui n'étaient pas impliqués dans l'étude, dans un éditorial d'accompagnement de la revue Nature." ouvre la voie à l'utilisation de techniques moléculaires et d'imagerie pour élucider davantage le métabolisme des Prométhéoarché et le rôle de la biologie des cellules archéennes. "
Les résultats ont été publiés le 15 janvier dans la revue Nature.
