Blog

Oct 20, 2023

Un «monde perdu» de microbes précoces a prospéré il y a un milliard d'années

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous avez un accès complet à cet article via votre institution.

Les océans regorgeaient de micro-organismes eucaryotes (cellule eucaryote moderne illustrée ; colorée artificiellement) il y a plus d'un milliard d'années.Crédit : Dennis Kunkel Microscopy/Science Photo Library

Des roches à des centaines de mètres sous l'Outback australien ont fourni des indices sur un monde perdu de microbes primitifs qui peuplaient autrefois les océans du monde et pourraient éventuellement avoir donné naissance à des plantes et des animaux modernes.

L'analyse des molécules ressemblant à de la graisse isolées des roches suggère qu'elles ont été fabriquées par une ancienne population d'organismes non découverte auparavant appelée eucaryotes, le groupe d'êtres vivants dont les cellules contiennent généralement un noyau et d'autres compartiments internes. Les molécules ont 1,6 milliard d'années et suggèrent que les eucaryotes étaient abondants et répandus il y a bien plus longtemps que ne le suggéraient les preuves biochimiques antérieures.

"L'histoire précédente était que les eucaryotes étaient extrêmement rares jusqu'à il y a 800 millions d'années", explique Phoebe Cohen, paléobiologiste au Williams College de Williamstown, Massachusetts, qui n'a pas participé à la recherche. "Les paléontologues se sont vraiment hérissés à cela, parce que ce n'est pas ce que nous voyions dans les archives fossiles." Les résultats, dit-elle, aident à combler le fossé entre les deux types de preuves.

Les nouveaux résultats ont été publiés le 7 juin dans Nature1.

La plupart des eucaryotes modernes dépendent de composés ressemblant à des graisses appelés stérols, tels que le cholestérol, pour construire des membranes cellulaires et effectuer d'autres fonctions cellulaires. Parce que les stérols se trouvent dans tout l'arbre généalogique des eucaryotes, on pense qu'ils étaient présents dans le dernier ancêtre commun de tous les eucaryotes modernes. Pour cette raison, les paléontologues ont utilisé les composés comme biomarqueur de la présence d'eucaryotes dans les roches anciennes.

Comment la vie a-t-elle commencé ? Un ingrédient clé apparaît

Mais regardez plus loin dans le temps qu'il y a 800 millions d'années, et la piste des stérols s'épuise. Les chercheurs n'ont pas été en mesure de trouver des traces des composés dans des roches plus anciennes que cela, malgré l'existence de fossiles d'une algue rouge et d'une algue verte - toutes deux eucaryotes - datant d'environ un milliard d'années.

Cette absence a conduit à spéculer qu'avant il y a 800 millions d'années, les eucaryotes n'étaient pas assez abondants pour laisser une trace détectable de stérol.

Une autre possibilité, cependant, était que les chercheurs recherchaient les mauvaises molécules. Benjamin Nettersheim, géobiologiste à l'Université de Brême en Allemagne, Jochen Brocks, paléobiogéochimiste à l'Université nationale australienne de Canberra, et leurs collègues ont décidé de se concentrer sur les molécules à courte durée de vie que les eucaryotes modernes fabriquent lors de la synthèse des stérols. Ces intermédiaires modernes auraient pu être le produit final des eucaryotes primitifs.

L'équipe a passé au peigne fin des roches du monde entier et a trouvé des traces répandues de ces "protostérols" - preuve que les eucaryotes qui les produisaient étaient abondants dans les environnements aquatiques il y a entre 800 millions et 1,6 milliard d'années.

Cela contredit la pensée précédente, dit Nettersheim. Une possibilité est que les eucaryotes qui fabriquent des stérols plus modernes aient acquis un avantage sélectif il y a entre un milliard et 800 millions d'années, remplaçant finalement leurs homologues producteurs de protostérols.

Les travaux pourraient montrer pourquoi les scientifiques n'ont pas pu trouver de traces biochimiques pour confirmer les archives fossiles, explique Laura Katz, biologiste qui étudie les eucaryotes microbiens au Smith College de Northampton, Massachusetts. "Nous cherchions juste la mauvaise chose."

Les microbes mystérieux qui ont donné naissance à la vie complexe

Mais Andrew Roger, qui étudie la génomique comparative et l'évolution des eucaryotes à l'Université Dalhousie à Halifax, au Canada, note que les algues rouges et vertes fossilisées datant d'un milliard d'années ressemblent remarquablement aux algues vivantes et ont probablement fabriqué des stérols modernes. Cela suggérerait que les stérols modernes - et pas seulement leurs précurseurs - devraient également être présents dans des roches vieilles de plus de 800 millions d'années. "La découverte soulève autant de questions qu'elle apporte de réponses", dit-il.

Et bien qu'il y ait des raisons de soupçonner que les protostérols ont été fabriqués par des eucaryotes, les chercheurs n'ont pas encore été en mesure d'exclure la possibilité qu'ils aient été fabriqués par des bactéries anciennes, explique Susannah Porter, une paléontologue qui se concentre sur l'évolution précoce des eucaryotes à l'Université. de Californie, Santa Barbara.

Mais l'approche de l'équipe - utilisant des hypothèses sur l'évolution des voies de biosynthèse pour guider la recherche de la vie ancienne - pourrait en dire plus sur les débuts de la vie, ajoute-t-elle. "Il s'agit de penser au dossier des biomarqueurs dans une perspective évolutive", explique Porter. "Et je pense que c'est nécessaire."

doi : https://doi.org/10.1038/d41586-023-01847-8

Lisez les News & Views connexes : "La longue enfance de la biosynthèse des stérols"

Brocks JJ et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-023-06170-w (2023).

Article Google Scholar

Télécharger les références

Les microbes escrocs qui secouent l'arbre de vie

Le premier animal au monde était un habitant de l'océan préhistorique en forme de crêpe

De mystérieux microbes archées d'Asgard révèlent leurs secrets intérieurs

Ces espèces anciennes bizarres réécrivent l'évolution animale

L'enfance de la biosynthèse des stérols fait allusion à des espèces eucaryotes éteintes

Nouvelles et opinions 07 JUIN 23

Néolithique nord-ouest africain initié par des migrants de la péninsule ibérique et du Levant

Article 07 23 JUIN

Monde perdu de la vie complexe et montée tardive de la couronne eucaryote

Article 07 23 JUIN

L'enfance de la biosynthèse des stérols fait allusion à des espèces eucaryotes éteintes

Nouvelles et opinions 07 JUIN 23

Monde perdu de la vie complexe et montée tardive de la couronne eucaryote

Article 07 23 JUIN

Ce gigantesque reptile à pleines dents terrorisait les océans du Jurassique

Le point sur la recherche 16 MAI 23

Structure Cryo-EM de la pointe de postfusion SARS-CoV-2 dans la membrane

Article 07 23 JUIN

L'enfance de la biosynthèse des stérols fait allusion à des espèces eucaryotes éteintes

Nouvelles et opinions 07 JUIN 23

Base structurelle de la signalisation hormonale FGF

Article 07 23 JUIN

L'Université des sciences et technologies du Sud (SUSTech) est une université publique de recherche financée par la ville de Shenzhen. Largement considéré comme un pionnier et je...

Shenzhen

Université des sciences et technologies du Sud (SUSTech)

L'Académie chinoise des sciences recherche des scientifiques exceptionnels et créatifs pour rejoindre sa faculté.

Shangai, Chine

L'Institut des neurosciences, Centre d'excellence en science du cerveau et technologie de l'intelligence, CAS

Situé dans la ville historique et culturelle de Nanjing, CPU recherche des scientifiques talentueux du monde entier.

Nankin, Jiangsu, Chine

Université pharmaceutique de Chine

Résumé Un poste postdoctoral est immédiatement disponible dans le laboratoire du Dr Jun Yang au Département de Chirurgie, St. Jude Children's Resear...

Memphis, Tennessee

Hôpital de recherche pour enfants St.Jude (St.Jude)

Texas

Centre des sciences de la santé de l'Université du Texas à San Antonio (UT Health Science Center à San Antonio)