Une nouvelle étude révèle des informations sur l’un des premiers ancêtres de la vie

Une équipe internationale de chercheurs dirigée par l’Université de Bristol a mis en lumière le premier écosystème de la Terre, montrant que quelques centaines de millions d’années après la formation planétaire, la vie sur Terre était déjà florissante.

L’œuvre apparaît dans Nature Écologie et Évolution.

Tout ce qui vit aujourd’hui dérive d’un seul ancêtre commun connu affectueusement sous le nom de LUCA (Last Universal Common Ancestor).

LUCA est l’ancêtre commun hypothétique duquel descend toute la vie cellulaire moderne, des organismes unicellulaires comme les bactéries aux séquoias géants (ainsi qu’à nous les humains). LUCA représente la racine de l’arbre de la vie avant qu’il ne se divise en groupes reconnus aujourd’hui : bactéries, archées et eucaryotes.

La vie moderne a évolué à partir de LUCA à partir de diverses sources différentes : les mêmes acides aminés utilisés pour construire des protéines dans tous les organismes cellulaires, la monnaie énergétique partagée (ATP), la présence de machinerie cellulaire comme le ribosome et d’autres associés à la fabrication de protéines à partir des informations stockées dans l’ADN, et même le fait que toute vie cellulaire utilise l’ADN lui-même comme moyen de stockage des informations.

L’équipe a comparé tous les gènes des génomes des espèces vivantes, en comptant les mutations qui se sont produites dans leurs séquences au fil du temps depuis qu’elles partageaient un ancêtre dans LUCA.

Le moment de la séparation de certaines espèces est connu grâce aux fossiles et l’équipe a donc utilisé un équivalent génétique de l’équation familière utilisée pour calculer la vitesse en physique pour déterminer quand LUCA existait, arrivant à la réponse d’il y a 4,2 milliards d’années, environ quatre cents millions d’années après la formation de la Terre et de notre système solaire.

Sandra Álvarez-Carretero, co-auteure de l’étude et professeure à l’École des sciences de la Terre de Bristol, a déclaré : « Nous ne nous attendions pas à ce que LUCA soit si ancienne, à quelques centaines de millions d’années de la formation de la Terre. Cependant, nos résultats concordent avec les conceptions modernes de l’habitabilité de la Terre primitive. »

Ensuite, l’équipe a élaboré la biologie de LUCA en modélisant les caractéristiques physiologiques des espèces vivantes à travers la généalogie de la vie jusqu’à LUCA.

Le Dr Edmund Moody, auteur principal de l’étude, explique : « L’histoire évolutive des gènes est compliquée par leur échange entre les lignées. Nous devons utiliser des modèles évolutifs complexes pour réconcilier l’histoire évolutive des gènes avec la généalogie des espèces. »

Le co-auteur, le Dr Tom Williams de la School of Biological Sciences de Bristol, a déclaré : « L’un des véritables avantages de cette approche est d’appliquer l’approche de réconciliation arbre génétique-arbre espèce-arbre à un ensemble de données aussi diversifié représentant les principaux domaines de la vie : les archées et les bactéries. Cela nous permet de dire avec une certaine confiance et d’évaluer ce niveau de confiance sur la façon dont LUCA a vécu. »

Le professeur Davide Pisani, co-auteur, a ajouté : « Notre étude a montré que LUCA était un organisme complexe, pas trop différent des procaryotes modernes, mais ce qui est vraiment intéressant, c’est qu’il est clair qu’il possédait un système immunitaire précoce, ce qui montre que même il y a 4,2 milliards d’années, notre ancêtre se livrait à une course aux armements avec les virus. »

Tim Lenton (Université d’Exeter, École de géographie), co-auteur, a déclaré : « Il est clair que LUCA exploitait et modifiait son environnement, mais il est peu probable qu’il ait vécu seul. Ses déchets auraient pu servir de nourriture à d’autres microbes, comme les méthanogènes, qui auraient contribué à créer un écosystème de recyclage. »

« Les résultats et les méthodes employés dans ce travail éclaireront également les études futures qui examineront plus en détail l’évolution ultérieure des procaryotes à la lumière de l’histoire de la Terre, y compris les Archaea moins étudiées avec leurs représentants méthanogènes », a ajouté la co-auteure, la professeure Anja Spang (Institut royal néerlandais pour la recherche marine).

Le professeur Philip Donoghue, co-auteur de l’étude, a commenté : « Notre travail rassemble des données et des méthodes issues de plusieurs disciplines, révélant des informations sur la Terre primitive et la vie qui ne pourraient être obtenues par une seule discipline. Il démontre également la rapidité avec laquelle un écosystème s’est établi sur la Terre primitive. Cela suggère que la vie pourrait prospérer dans des biosphères semblables à la Terre ailleurs dans l’univers. »

L’étude a également impliqué des scientifiques de l’University College London (UCL), de l’Université d’Utrecht, du Centre de recherche écologique de Budapest et de l’Université des sciences et technologies d’Okinawa.