• Biologie: un hypothétique ancêtre commun universel des organismes vivants (LUCA) a été reconstitué en laboratoire à partir d'Escherichia coli!____¤201803

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Converting Escherichia coli into an archaebacterium with a hybrid heterochiral membrane» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis de reconstituer en laboratoire un hypothétique ancêtre commun universel des organismes vivants à partir d'Escherichia coli, une bactérie moderne.

     

    Notons tout d'abord que, d'après le scénario faisant actuellement consensus au sein de la communauté scientifique, pour arriver à leur diversité actuelle «les organismes ont évolué, en suivant des scénarios différents, depuis un ancêtre commun universel, dénommé LUCA pour Last Universal Common Ancestor» (*) qui «aurait existé entre -3,8 et -3.5 milliards d'années avant que sa lignée ne se sépare pour donner naissance aux trois domaines du vivant»: la lignée des bactéries auraient divergé en premier et, par la suite, «une autre lignée aurait donné les archées» et les eucaryotes «auxquels nous appartenons».

     

    Bien que LUCA a disparu, comme «certains de ses caractères survivent encore dans le génome de ses descendants», on peut tenter «de le reconstituer en remontant l'arbre du vivant». Pour sa part, l'étude ici présentée a «reconstitué un hypothétique LUCA en laboratoire» à «partir d'une bactérie Escherichia coli, dont la membrane cellulaire est constituée d'un mélange de deux types de lipides, ceux trouvés dans la membrane des bactéries et ceux des archées, respectivement».

     

    L'étude souligne que l'une «des principales différences entre bactéries et archées concerne la composition de leur membrane»: en effet, «les lipides des membranes bactériennes sont constitués d'acides gras reliés par liaison ester à un squelette de glycérol-3-phosphate, alors que les lipides des membranes archéennes sont constituées de terpénoïdes reliés par liaison ester à un squelette de glycérol-1-phosphate».

     

    L'hypothèse examinée par l'étude est que «la membrane cellulaire de LUCA contienne ces deux lipides à la fois», ce qui la rendrait «instable par rapport à une membrane homogène» et aboutirait nécessairement à «une séparation de la lignée ancestrale en deux lignées, chacune héritant d'une membrane stable composée d'un seul type de lipide».

     

    Afin de tester cette hypothèse, une réplique de ce LUCA a été créée «en modifiant génétiquement une bactérie E. coli, afin de lui faire exprimer des gènes codant pour la synthèse de lipides archéens». Il a été obtenu ainsi «une cellule dont la membrane contient jusqu'à 30 % de lipides archéens, alors que de précédents essais, réalisés par d'autres chercheurs, n'atteignaient même pas les 1 %».

     

    Cette réussite découle de l'identification d'une «enzyme cruciale pour la production de lipides archéens» et de l'augmentation de «la production de terpénoïdes dans E. coli». La bactérie modifiée obtenue, «bien que plus allongée que E. coli normale, est viable et grandit à une vitesse normale». En outre, il est apparu «que la membrane lipidique hybride est stable, contrairement à l'hypothèse émise au départ».

     

    La cellule bénéficie également «d'une résistance accrue aux températures élevées, au butanol et à la congélation, par rapport à des bactéries normales». Néanmoins, quand elle «produit des lipides archéens à un rythme trop élevé, sa croissance ralentit et des irrégularités se forment au niveau de la membrane».

     

    L'étude précise, malgré tout, «que les résultats de l'expérience restent sujet à caution», car elle a été réalisée sur E. coli moderne. Elle suggère aussi «qu'une autre hypothèse pour expliquer la divergence évolutive entre les branches du vivant doit être trouvée».

     

    Soulignons pour finir que cette méthode, «consistant à faire exprimer des gènes archéens dans les bactéries», pourrait permettre d'étudier «les protéines membranaires, notamment chez des organismes hyperthermophiles, des extrêmophiles vivant dans des conditions de très hautes température et pression et qui sont en majorité des archéens».

     

     

     

    Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

    (*) Dernier ancêtre commun universel (LUCA)

     

     


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