La vie sur terre traquée par l’EPFZ
Comment la vie est-elle apparue sur Terre? Deux chercheurs de l'Ecole polytechnique de Zurich (EPFZ) mènent l'enquête avec l'aide d'ordinateurs.
Voyage entre les bactéries «égoïstes» et les bactéries «altruistes».
Il y a plus d’un milliard d’années, les bactéries représentaient l’unique forme de vie présente sur Terre: des organismes unicellulaires autonomes, capables de coloniser n’importe quel environnement disponible et de tirer profit des sources d’énergie les plus disparates.
Tout à coup, quelques bactéries ont commencé à s’agréger. Il s’agit probablement d’une mutation accidentelle qui a empêché les cellules mères de se séparer complètement des nouvelles cellules dont elles étaient à l’origine.
Puis, générations après générations, les cellules ont fini par rester solidement collées. Le succès des ces premiers agrégats est surprenant.
Les cellules se sont progressivement spécialisées, leurs rôles se sont diversifiés et, enfin, les colonies ont formé un organisme pluricellulaire capable de se reproduire. Les plantes, les animaux et l’homme sont les héritiers de cette lointaine victoire.
Une question toujours sans réponse
Les biologistes se posent depuis longtemps une question fondamentale sur l’origine des organismes pluricellulaires. Quel avantage sélectif a bien pu favoriser leur survie?
Cette question, Sebastian Bonhoeffer et Thomas Pfeiffer, chercheurs de l’Institut de biologie expérimentale de l’EPFZ se la sont aussi posée.
«Il est certain que l’agrégat représentait des désavantages par rapport aux bactéries isolées», écrivent les deux scientifiques dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
«Concentrée dans un espace réduit, les cellules devaient affronter une très grande concurrence dans l’exploitation des ressources locales, écrivent-ils encore. En outre, collées les unes aux autres, les bactéries n’avaient plus la liberté de se mouvoir pour aller à la recherche d’autres sources de nourriture.»
Dans ces conditions, on peut donc se demander pourquoi les fruits de cette étrange mutation n’ont pas disparu, mais, qu’ils se sont au contraire propagés sur toute la planète.
Simulation par ordinateur
Les deux chercheurs de l’EPFZ ont utilisé des ordinateurs pour reconstituer les premières étapes de la vie pluricellulaire. Dans leur simulation, ils ont considéré une colonie formée par deux sortes de micro-organismes.
Les premiers ont un comportement «égoïste»: les cellules se nourrissent rapidement en confisquant de grandes quantités d’énergie et en exploitant les ressources d’une manière inefficace.
Les cellules de la seconde catégorie présentent en revanche un comportement plus «altruiste». Elles se nourrissent lentement, exploitent les ressources avec une très grande efficacité et favorisent ainsi le gain d’énergie complexe de la colonie.
Les avantages de l’agrégat
Comme on pouvait s’y attendre, la simulation a montré que les bactéries «égoïstes» sont de formidables compétiteurs qui l’emportent sur les «altruistes».
Cependant, lorsqu’elles arrivent à se coller et à former un agrégat, les bactéries «altruistes» parviennent à exclure les «égoïstes» et à les tenir éloignées de la nourriture.
Et c’est seulement ainsi, en se comportant comme un seul individu, qu’elles ont la possibilité de survivre et de se développer. La nécessité de faire front commun contre les compétiteurs a donc été le moteur du développement des agrégats de bactéries.
La théorie de Bonhoeffer et de Pfeiffer expliquerait donc pourquoi la levure, qui se comporte comme les bactéries «égoïstes» de la simulation, a évolué jusqu’à nos jours comme un micro-organisme unicellulaire.
Les deux chercheurs suisses sont cependant modestes dans leurs conclusions.
«La vie pluricellulaire est apparue plusieurs fois au cours de l’évolution, dans des conditions différentes, écrivent-ils. Nous n’avons pas la prétention d’apporter une explication valable pour tous les cas. Ce que nous proposons est seulement un mécanisme plausible.»
swissinfo, Cristina Valsecchi
(traduction: Olivier Pauchard)
-La plus ancienne forme de vie pluricellulaire documentée est un petit ver qui habitait sur le fonds sableux de la mer il y a un milliard et cent millions d’années.
-Un groupe de chercheurs américains en a découvert les traces fossiles dans un échantillon de roche prélevé dans le centre de l’Inde.
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