À la recherche du dernier ancêtre commun universel de tous les organismes vivants

LUCA, le “dernier ancêtre commun universel” de tous les organismes vivants, vivait il y a 4,32 à 4,52 milliards d’années, selon une étude menée par Tara Mahendrarajah, biologiste du NIOZ, et Anja Spang, auteure principale, en collaboration avec des partenaires des universités de Bristol, de Hongrie et de Tokyo. Leurs recherches sont publiées dans Communications naturelles.

On ne sait pas à quoi ressemblait LUCA, mais il devait s’agir d’une cellule contenant, entre autres, des protéines ribosomales et une ATP synthase. “Ces protéines sont partagées par toutes les bactéries, archées et eucaryotes tels que les plantes et les animaux”, explique Spang. En utilisant une nouvelle approche de datation moléculaire, les chercheurs ont pu estimer plus précisément le moment où LUCA s’est divisé en bactéries et archées et où les eucaryotes ont émergé.

Cette nouvelle datation de la forme primordiale de toute vie n’est pas radicalement différente des estimations précédentes. “La datation devient de plus en plus incertaine en ce qui concerne la racine de l’arbre de vie”, explique l’auteur co-correspondant Tom Williams de l’Université de Bristol. L’une des véritables surprises de cette recherche menée par Mahendrarajah et ses collègues se situe plus haut dans l’arbre de vie. “Les archées sont souvent appelées bactéries anciennes”, explique Spang.

“Cela suggérerait qu’elles proviennent d’un ancêtre plus ancien que celui des bactéries d’aujourd’hui. Mais avec cette approche de datation améliorée, nous voyons que les ancêtres de toutes les archées actuelles vivaient il y a entre 3,37 et 3,95 milliards d’années. Cela rend la dernière commune commune “Ancêtre des archées connues plus jeunes que toutes les bactéries, qui vivaient il y a entre 4,05 et 4,49 milliards d’années. Cela suggère que les archées antérieures ont soit disparu, soit qu’elles vivent quelque part cachées sur Terre où nous ne les avons pas encore trouvées”, explique Spang.

Les eucaryotes, c’est-à-dire les cellules dotées d’un noyau, comme toutes les plantes et tous les animaux, ont eu leur dernier ancêtre commun il y a entre 1,84 et 1,93 milliards d’années. Tara Mahendrarajah explique : « Si vous imaginez toute vie sur Terre comme un arbre généalogique, LUCA est à la base, et à un moment donné, le tronc se divise en une branche bactérienne et une branche archée. Mais les eucaryotes ne sont pas une branche distincte sur cet arbre de vie, mais plutôt une fusion de deux branches issues des branches bactérienne et archéenne. Nous avons un peu des deux en nous.

“Nos nouvelles estimations de l’âge des ancêtres archéens et bactériens des eucaryotes contribueront à améliorer nos modèles sur les origines eucaryotes”, ajoute Edmund Moody de l’Université de Bristol. “Cette nouvelle façon de voir l’arbre de vie nous aide à suivre l’évolution des cellules sur Terre au fil du temps. Elle nous donne également une base pour comprendre ce que faisaient ces premiers microbes dans leur ancien environnement et comment leur évolution est liée à l’histoire naturelle. ”

Spang souligne en outre : « Des informations sur le rôle des microbes anciens et existants dans le cycle des nutriments peuvent aider à mieux comprendre et prédire la biodiversité future dans un environnement changeant, y compris le réchauffement climatique. »