4 – Des bactéries et archées aux cellules eucaryotes.

Les cellules à l’état bactérien et archéen se sont multipliées, ont collaboré, se sont différenciées en espèces innombrables en intégrant dans leurs génomes les ARN des virus. Elles ont tout inventé et ont pu ainsi coloniser toute la planète. Les bactéries et les virus, même de nos jours, constituent la forme de vie dominante et contrairement à ce que l’on pense généralement, c’est largement à notre avantage.

Les cellules bactériennes et archéennes, coopèrent, s’échangent du code génétique même entre espèces différentes. En fait il n’y a pas vraiment d’espèces puisqe les cellules ne cessent d’évoluer. Une étape décisive de cette évolution apparaît : la cellule eucaryote = qui possède un noyau renfermant le code génétique, contrairement aux cellules bactériennes et archéennes qui sont des cellules procaryotes = sans noyau.

D’où vient la cellule eucaryote ? 

Les cellules à l’état bactérien ont envahies toute la Terre. Certaines sont tellement adaptées à leur environnement local qu’elles n’évoluent plus. Mais d’autres cellules continuent d’évoluer en acquérant de nouvelles fonctions.

Une cellule va acquérir la capacité de produire de l’énergie sous forme d’ATP (adénosine triphosphate) par dégradation du glucose, d’acides gras. Les scientifiques leur ont donné le nom de alphaprotéobactéries. La cellule dispose de plus d’énergie , ce qui lui permet d’évoluer, de grandir, de se complexifier, de continuer à acquérir de nouvelles propriétés. Les centrales énergétiques productrices d’ATP sont appelées mitochondries lorsque la cellule arrive au stade eucaryote ( cellule à noyau contenant l’ADN). La cellule eucaryote à mitochondries est à l’origine du monde animal.

Une autre cellule va acquérir la capacité de réaliser la photosynthèse oxygénique. Elle utilise la lumière solaire, l’eau (H₂O), le dioxyde de carbone (CO₂), pour produire de l’oxygène (O₂), des molécules organiques. Les scientifiques leur ont donné le nom de cyanobactéries. Cette cellule qui dispose de la photosynthèse va continuer d’évoluer pour arriver au stade eucaryote, l’organite responsable de la photosynthèse est appelé chloroplaste. La cellule eucaryote à chloroplastes est à l’origine du monde végétal.

Mitochondries et chloroplastes.

De nombreuses recherches ont permis de faire le lien entre mitochondries et alphaprotéobactéries d’une part et entre chloroplastes et cyanobactéries.

En 1890, deux biologistes allemands, Richard Altmann et Otto Bütschli, observent que les mitochondries de nos cellules ressemblent fortement à des bactéries. Dans les années 1960, la présence d’ADN dans les mitochondries est prouvée.

En 1975, le biochimiste W. Ford Doolittle démontre des ressemblances entre l’ADN des chloroplastes des plantes et celui des cyanobactéries. En 1983 le biologiste Ronald Butow montre, chez la levure, que des gènes des mitochondries ont été transférés dans le noyau.

La parenté des mitochondries et des protéobactéries est prouvée en 1985, celle des chloroplastes et des cyanobactéries en 1988.

L’histoire est toujours la même : les protocellules par échange et partage de code génétique se sont transformées en cellule bactérienne qui à leur tour, par le même mécanisme d’échange de gènes, notamment les virus et les plasmides, ont évoluées en cellules archéennes qui elles aussi par l’intégration de code génétique vont évoluées en cellules eucaryotes

L’apparition soudaine et générale des acritarches dans les traces fossiles atteste du succès fulgurant des cellules eucaryotes. Ces nouvelles cellules flottaient et se reproduisaient à la surface des mers primitives, comme le plancton marin d’aujourd’hui. A leur mort, certaines ont été enterrées dans les étranges structures sphériques et polygonales des acritarches fossiles.

Que d’ADN!!!

Les cellules nuclées contiennent jusqu’à 1000 fois plus d’ADN que les cellules bactériennes. A quoi peut bien servir cet énorme ADN. Une partie code la constitution et le fonctionnement de la cellule. Une autre partie est constituée de gènes de virus codant pour des capacités utiles en fonction de l’environnement, comme la capacité de dégrader les hydrocarbures, les pesticides. C’est une boite à outils où la cellule peut puiser en cas de nécessité. Une autre partie de l’ADN sert à réguler l’expression des gènes.

Les gènes contenus dans le noyau des eucaryotes contemporains, pour plus de 60% d’entre eux ne ressemblent à aucun gène connu chez les bactéries ou les archées. En revanche, les 40% restant ressemblent ou bien à des gènes bactériens, ou bien à des gènes d’archées.. Les gènes eucaryotes ressemblant à des gènes d’archées sont surtout impliqués dans la transmission de l’information génétique alors que ceux qui ressemblent à des gènes bactériens sont impliqués dans le fonctionnement de la cellule eucaryote, en particulier la production d’énergie, ce qui est confirmé par le fait que les mitochondries sont d’origine bactérienne.

En général, les robots-protéines d’origine archée n’interagissent pas avec les robots-protéines d’origine bactérienne. Mais dans la cellule eucaryote les robots des deux origines coopèrent.

Raphaël Méheust, docteur en bio-informatique évolutive, a démontré que des morceaux de gènes étaient recyclés et servaient à fabriquer de nouveaux gènes chimériques qui n’existent ni chez les archées, ni chez les bactéries. Ces nouveaux gènes permettent à la cellule eucaryote de s’améliorer.

Les cellules eucaryotes deviennent mobiles.

Si vous regardez au microscope une cellule eucaryote, vous voyez de vigoureux mouvements intérieurs. L’intérieur de la cellule eucaryote grouille comme une ville. Le cytoplasme bouge. Dans certaines cellules, les mitochondries, les ribosomes et d’autres organites circulent sur des pistes prédéterminées comme s’ils obéissaient à des signaux de circulation à deux voies.

La plupart de ces mouvements cellulaires prennent place le long d’un système de transport élaboré, situé à l’intérieur de la cellule et constitué de microtubules, minuscules tubes de protéines d’un diamètre de 240 angströms qui, de concert avec les protéines provoquent le mouvement.

Ces microtubules seraient dus à une autre catégorie de bactéries, les spirochètes, aux mouvements rapides et agités. Les cellules eucaryotes en intégrant les gènes des spirochètes deviennent mobiles, ce qui révolutionne le monde cellulaire en amplifiant les transports et les communications. La circulation des cellules , et par conséquent le flux d’informations génétiques, se sont accélérés , ont fait jaillir de nouveaux développements et ont augmenté le nombre et la diversité des formes de vie.

Des bactéries à l’origine du cerveau?

Le système de mobilité des spirochètes a-t-il évolué à l’intérieur de l’environnement structuré des organismes plus grands pour devenir la base de leurs systèmes nerveux ?

Les preuves de l’identité des spirochètes dans les cellules nerveuses, au-delà de la riche présence de microtubules ( les neurotubules) s’accumulent lentement.

Si les spirochètes sont vraiment les ancêtres des cellules du cerveau ou des neurones, alors les concepts et les signaux de la pensée sont fondés sur des facultés physiques et chimiques latentes chez les bactéries.

Le véritable langage du système nerveux serait-il alors un vestige des spirochètes, une combinaison de l’ARN autocatalyseur et des protéines tubulines, symbiotiquement intégrés dans le réseau des hormones, des neuro-hormones, des cellules et de leurs déchets qui s’appelle le corps humain ? La pensée individuelle elle-même n’est-elle pas comme un super-organisme, un phénomène collectif ?

Toutes les propriétés, fonctions, capacités inventées par la cellule à ses différents stades de l’évolution sont remaniées pour être utilisées différemment par la cellule eucaryote qui dispose ainsi d’outils facilitant sa vie dans un environnement changeant.

Toutes nos inventions favorites ont été anticipées par nos cohabitants sur la planète ; pourquoi pas la pensée ?

Le jour où la cellule a pu se propulser, rendant ainsi les mitochondries de la cellule disponibles à d’autres usages, marque le déclenchement de la lignée de l’évolution qui a conduit aux animaux. C’est l’apparition de la multicellularité.

Chacun des cinq règnes du vivant – bactéries, protistes, champignons, plantes et animaux – comprend des êtres multicellulaires. Mais dans les quatre premiers, les organismes multicellulaires entretiennent des interconnexions minimales entre les cellules de leur corps. De son côté, le règne animal est devenu expert en multicellularité et en interactions entre cellules. L’organisation multicellulaire des animaux est d’un raffinement exquis, et très coordonnée. La cellule animale, hautement différenciée, est reliée à ses voisines par toute une série d’élégantes connexions cellulaires : septums (cloisons séparant deux cavités ), ponts, jonctions étroites et répétées en chaîne ( desmosomes ), etc. Ces jonctions cellulaires, dont les distinctions n’ont pu être reconnues que récemment grâce au microscope électronique, déterminent l’étendue et la qualité de la communication entre les cellules. En plus de la blastula – cette sphère de cellules qui se transforme en embryon – les mystérieuses jonctions cellulaires sont les véritables signes de l’animalité.

Les espèces animales pleinement adaptées à la terre y sont parvenues grâce à l’astuce qui consiste à transporter leur environnement antérieur avec elles. Aucun animal n’a complètement quitté le microcosme aquatique. La blastula et l’embryon continuent de se développer en flottant dans l’humidité primordiale d’une matrice. La concentration du sel dans l’eau de mer et dans le sang est, d’un point de vue pratique, identique. La proportion respective de sodium, de potassium et de chlorates dans nos tissus est étonnamment similaire à celle des océans.

Nous étudierons les découvertes de René Quinton à ce sujet .

Les plantes, les champignons et les animaux ont émergé du microcosme. Sous les différences superficielles qui nous séparent, nous sommes tous des communautés ambulantes de virus, de bactéries, d’archées et de cellules eucaryotes.

La vie n’est pas entourée d’un environnement tout passif auquel elle s’est adaptée. Au contraire, elle façonne et refaçonne son propre environnement. L’atmosphère fait partie intégrante de la biosphère. A partir du moment où le dioxyde de carbone est transformé en cellules, et peut aussi être utilisé pour contrôler la température de l’atmosphère, il semble vraisemblable que l’une des façons dont la vie régule la température de la planète soit de modifier la teneur en dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Cest la croissance, le métabolisme et les échanges de gaz des microbes qui forment les systèmes complexes de rétroactions physiques et chimiques qui modulent la biosphère dans laquelle nous vivons.

Avec le temps, le biote a échafaudé des systêmes de contrôle compliqués dont nous commençons à peine à prendre vaguement conscience.

Notre obsession à détruire le monde bactérien et viral que ce soit par l’usage immodéré d’antiseptiques et d’antibiotiques, que ce soit par l’agriculture intensive qui détruit le microcosme de la terre, a de graves conséquences sur notre santé et sur notre environnement par le réchauffement climatique.

Article Science&vie N°1267 Avril 2022  :   « Des bactéries s’adaptent à leur environnement ».

Comment font certaines bactéries pour survivre au plus profond des abysses sans leur source d’énergie primaire, le soleil ? Grâce aux gaz, ont démontré des chercheurs australiens ! Pendant 5 ans, l’équipe a comparé le génome de bactéries extraites de l’eau de sites divers, des îles tropicales aux eaux subantartiques. « La photosynthèse est la principale source d’énergie dans les eaux de surface, explique Rachael Lappan, chercheuse à l’université de Monash, en Australie, et auteure de l’étude. Mais dans l’océan profond , les mêmes espèces de bactéries utilisent des enzymes pour gagner de l’énergie à partir de l’hydrogène et du monoxyde de carbone, cette fois. » Ce processus est appelé chimiosynthèse. « Les bactéries marines sont donc flexibles dans leur alimentation : elles peuvent changer de stratégie en fonction de ce qui est disponible dans leur environnement », conclut la chercheuse. Une remarquable preuve d’adaptation. »

Cette adaptation est possible grâce à des virus dont le code génétique est intégré dans le génome de lacellule bactérienne. Par ces gènes de virus intégrés dans son génome, la cellule bactérienne dispose de nombreux outils kui permettant de s’adapter.Il en est de m^me pour la cellule eucaryote.

C’est cette faculté d’adaptation des cellules qui nous permet de vivre. Les cellules de notre notre corps s’adaptent en permanence à l’environnement que nous leur donnons par notre alimentation, l’air que nous respirons et les conséquences de nos peurs, de nos névroses.

Notre organisme abrite plus de cellules microbiennes libres que de cellules humaines, c’est le microbiome, composé essentiellement de bactéries. Savez-vous que nous échangeons chaque jour une partie de notre microbiome avec les personnes que nous cotoyons. Plus on est proches, plus on a de microbes en commun.

Conclusion.

La cellule est arrivée à sa forme la plus aboutie : la cellule eucaryote. Elle va donner deux types de cellules : les cellules végétales avec les chloroplastes et les cellules animales avec les mitochondries. La vie peut alors se déployer dans une incroyable et magnifique biodiversité, une multitude de communautés cellulaires de formes différentes ( virus, bactéries, archées, cellules végétales et animales ).

Bienvenue Evolution