mardi 23 janvier 2018

dernier ancêtre commun universel - théorie de la bactérie Luca ... affichage dans le métro parisien . station Montparnasse


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image illustrant l’origine et évolution de la vie
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Un arbre phylogénétique reliant tous les grands groupes d'organismes vivants au dernier ancêtre commun universel. Ce graphique est dérivé de séquences d'ARN ribosomique données.
Le dernier ancêtre commun universel (DACU1) est le plus récent organisme dont sont issues les trois lignées cellulaires (archées, bactéries et eucaryotes), et donc l'ensemble des espèces vivant actuellement sur Terre. L'acronyme LUCA (ou Luca), correspondant à l'anglais Last Universal Common Ancestor, est souvent utilisé pour désigner ce dernier ancêtre commun à toutes les formes de vie connues actuellement. Il aurait vécu il y a environ 3,5 à 3,8 milliards d'années2,3.

Sommaire

Désignation

Carl Woese avait proposé en 1977 le terme progenote pour désigner une structure très primitive, qui aurait fondé l'ensemble du vivant4,5.
Le terme anglais cenancestor (« cénancêtre »), formé d'après le grec kainos (« récent ») et koinos (« commun »), a été suggéré par Fitch et Upper en 19876.
La dénomination LUCA a été suggérée en 1994 par Christos Ouzounis et Nikos Kyrpides7. Elle a été popularisée par un séminaire de 1996 organisé par Patrick Forterre et la fondation des Treilles8.
Richard Dawkins utilise le terme concestor (common ancestor), forgé par Nicky Warren9.

Définition et justification

L'hypothèse courante est que tous les êtres vivants ont des ancêtres en commun, à une époque où la seule reproduction était la division cellulaire. Cela implique l'existence dans le passé lointain d'une cellule telle que :
  • tous les êtres vivants actuels en descendent ;
  • chacune de ses deux cellules filles a au moins un descendant vivant aujourd'hui (sans quoi la seule cellule fille avec descendance serait en fait le LUCA réel).
La justification de cette hypothèse est que tous les êtres vivants ont en commun 3 molécules d'ARN et 34 protéines présentes dans le ribosome. Cet ensemble est trop complexe pour avoir été acquis indépendamment par des organismes aussi éloignés que les bactéries, les archées et les eucaryotes. En plus de ces 34 protéines universelles, les ribosomes modernes renferment de nombreuses autres protéines qui sont communes, soit à l'un des trois domaines du vivant, soit aux archées et aux eucaryotes.
LUCA ne doit pas être confondu avec le premier organisme vivant. La complexité des ARN et des protéines qu'il comportait implique qu'il était lui-même issu d'une lignée évolutive et qu'il cohabitait probablement avec d'autres formes de vie mais qui n'ont pas laissé de descendants10.

LUCA et la phylogénie

Le problème de la phylogénie à la racine du vivant est ainsi la question de savoir quelle est la lignée cellulaire, des eubactéries, des archées ou des eucaryotes, à descendre en premier de l'une des deux cellules-filles de LUCA. Le consensus scientifique actuel consiste à dire que les bactéries constituent la base et la première branche de l'arbre de la vie, et qu'elles constituent les organismes à partir desquels sont ensuite apparus les archées et les eucaryotes, chaque lignée formant une nouvelle branche de l'arbre. LUCA serait donc par conséquent un organisme procaryote. D'autres modèles existent cependant, comme les modèles chimériques qui supposent que LUCA était procaryote et aurait donné une lignée de bactéries et une lignée d'archées, dont certaines auraient fusionné pour donner des organismes eucaryotes, ou d'autres selon lesquels LUCA serait eucaryote, et aurait donné naissance à une lignée de bactéries et d'archées ensuite11.
Le concept de LUCA se base sur des hypothèses faisant abstraction des phénomènes de conjugaison, d'endocytose ou de transfert génétique, qui mettent en jeu deux cellules. Par exemple, le noyau des cellules des eucaryotes pourrait avoir une ascendance distincte de celle de son protoplasme. De fait, en reproduction sexuée, le noyau a une ascendance distincte de son protoplasme, le premier venant par moitié de chacun des parents, le second venant souvent exclusivement de la mère.
LUCA est cependant une entité théorique, un modèle abstrait, permettant de comprendre les phénomènes liés à l'origine de la vie et à l'évolution des êtres vivants. Comme tout concept de dernier ancêtre commun, il ne correspond donc pas à une entité réelle et identifiée, mais à un organisme dont certains caractères sont connus grâce à ceux partagés par ses descendants. Il serait vain de vouloir chercher « le » fossile de « la » première cellule vivante à l'origine des êtres vivants actuels. Néanmoins, les travaux en biologie de l'évolution permettent de décrire avec de plus en plus de précision l'histoire des êtres vivants, et notamment comment sont apparues les caractéristiques partagées ou non par les grands domaines du vivant.

Caractéristiques

LUCA partage donc les caractéristiques universellement retrouvées parmi les êtres vivants cellulaires actuels. Ainsi, LUCA disposerait de gènes codant pour les protéines :
Il est également possible que LUCA ait été pourvu d'une membrane plasmique et de protéines lui permettant de réaliser de la fermentation afin de produire de l'ATP, qui sont des éléments retrouvés dans les trois lignées cellulaires11.
D'autres caractéristiques sont toujours discutées, comme le type de génome (ARN ou ADN) ou la température de l'environnement dans lequel il vivait11.

Notes et références

  1. ↑ Christian de Duve, Singularités : Jalons sur les Chemins de la Vie, Odile Jacob, Paris, avril 2005, p. 185-193. (ISBN 2-7381-1629-9)
  2. ↑ (en) W.F. Doolittle, « Uprooting the tree of life », Scientific American, vol. 282, no 6,‎ 2000, p. 90–95 (PMID 10710791, DOI 10.1038/scientificamerican0200-90, lire en ligne [archive] [PDF])
  3. ↑ (en) N. Glansdorff, Y. Xu et B. Labedan, « The Last Universal Common Ancestor: Emergence, constitution and genetic legacy of an elusive forerunner », Biology Direct, vol. 3,‎ 2008, p. 29 (PMID 18613974, PMCID 2478661, DOI 10.1186/1745-6150-3-29)
  4. ↑ (en) Woese C, Fox G, « The concept of cellular evolution », J Mol Evol,‎ 1977 (PMID 903983)
  5. ↑ (en) Woese C, Fox G, « Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: the primary kingdoms », Proc Natl Acad Sci USA, vol. 74, no 11,‎ 1977, p. 5088–90 (PMID 270744, DOI 10.1073/pnas.74.11.5088)
  6. ↑ (en) The phylogeny of tRNA sequences provides evidence for ambiguity reduction in the origin of the genetic code W M. Fitch and K. Upper 1987.
  7. ↑ (en) A new tree of life [archive] sur « Science in school ».
  8. ↑ Sylvestre Huet, « Notre aïeul qui venait du tiède », Libération.fr,‎ 2 décembre 2008 (lire en ligne [archive])
  9. ↑ (en) Richard Dawkins, The Ancestor's Tale : A Pilgrimage to the Dawn of Evolution (ISBN 0-618-00583-8)
  10. ↑ À la recherche de LUCA [archive] par Patrick Forterre.
  11. ↑ a, b, c et d Guillaume Lecointre, Colinne Fortin, Gérard Guillot et Marie-Laure Le Louarn-Bonnet, Guide critique de l'évolution, 2009, 572 p. (ISBN 978-2-7011-4797-0).

Voir aussi

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La dernière modification de cette page a été faite le 29 novembre 2017 à 14:11.

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