Il y a plus de deux milliards d’années, avant que l’atmosphère terrestre ne soit riche en oxygène, certains microbes auraient déjà exploité son pouvoir. Une nouvelle étude génétique suggère que les Asgard archaea – les plus proches parents microbiens des plantes et des animaux – portaient les outils moléculaires nécessaires pour prospérer avec l’oxygène, remodelant potentiellement notre compréhension de l’apparition de la vie complexe.
Le puzzle de l’évolution de la petite enfance
Pendant des décennies, les scientifiques ont émis l’hypothèse que des cellules complexes (eucaryotes) se formaient lorsqu’un ancien microbe fusionnait avec une bactérie. Cette union a finalement donné naissance à des organismes allant des arbres aux humains. Cependant, une question clé demeurait : comment cette fusion a-t-elle pu se produire dans un environnement pauvre en oxygène ? La bactérie qui est devenue la mitochondrie productrice d’énergie au sein des cellules eucaryotes a besoin d’oxygène pour survivre. Si l’archéon hôte ne pouvait pas tolérer l’oxygène, la fusion aurait été improbable.
Cette nouvelle recherche, publiée dans Nature le 18 février, suggère que l’hôte archéen, en particulier l’archée Asgard, pourrait avoir été plus tolérant à l’oxygène qu’on ne le pensait auparavant.
D’où viennent les preuves
Les chercheurs ont analysé d’énormes quantités de données génétiques collectées dans les sédiments océaniques et l’eau de mer, totalisant environ 15 téraoctets. Ils ont reconstruit plus de 13 000 génomes microbiens, identifiant des centaines liés aux archées d’Asgard. L’équipe a échantillonné des environnements allant de 100 pieds de profondeur dans la mer de Bohai à 6 561 pieds de profondeur dans le bassin de Guaymas, deux zones regorgeant de vie microbienne.
La conclusion clé ? Les archées d’Asgard étroitement liées aux eucaryotes ont été trouvées dans des environnements riches en oxygène comme les sédiments côtiers et les eaux libres. Ces microbes possédaient des voies métaboliques qui utilisaient activement l’oxygène.
Machines de traitement de l’oxygène confirmées
En utilisant des outils d’IA comme AlphaFold2 pour prédire les structures des protéines, les chercheurs ont découvert que certaines lignées Asgard, en particulier Heimdallarchaeia, portent des gènes pour la respiration aérobie, le processus utilisé par les organismes pour extraire l’énergie des aliments en utilisant l’oxygène. Ils ont également découvert des enzymes qui neutralisent les sous-produits toxiques du métabolisme de l’oxygène. Cela suggère que l’ancêtre archéen des cellules complexes n’était pas nécessairement limité aux conditions sans oxygène.
“L’oxygène est apparu dans l’environnement et les Asgards se sont adaptés à cela”, explique Brett Baker, co-auteur de l’étude. “Ils ont trouvé un avantage énergétique à utiliser l’oxygène, puis ils ont évolué vers des eucaryotes.”
Pourquoi c’est important
Cette découverte ne concerne pas seulement la réécriture des manuels. Il comble un fossé de longue date dans la compréhension des origines de la vie complexe. Si l’hôte archéen pouvait gérer l’oxygène, la fusion avec la bactérie dépendante de l’oxygène devient plus plausible. L’implication est que le début de la vie n’a pas nécessairement été limité par l’absence d’oxygène ; il s’est adapté à sa présence, ouvrant la voie à l’évolution d’organismes plus sophistiqués.
La recherche met également en évidence l’importance des enquêtes génomiques approfondies pour découvrir les histoires évolutives cachées. Les archées d’Asgard, du nom de la demeure des dieux nordiques, ont été identifiées pour la première fois en 2015. Ces découvertes soulignent à quel point le monde microbien et son rôle dans le façonnement de la vie sur Terre restent encore inconnus.
