Découvrez les secrets de LUCA, la plus ancienne forme de vie sur Terre

Une représentation numérique montrant comment LUCA a été réellement attaqué par des virus il y a 4,2 milliards d’années. Droit d’auteur : Science Graphic Design

une Université de BristolUne étude menée par des chercheurs de l’Université Harvard a révélé que la vie sur Terre, issue d’un ancêtre commun appelé LUCA, s’est développée peu de temps après la formation de la planète.

Grâce à l’analyse génétique et à la modélisation évolutive, les chercheurs ont identifié l’existence de LUCA il y a environ 4,2 milliards d’années, le révélant comme un organisme complexe doté d’un système immunitaire précoce intégré aux écosystèmes les plus anciens de la Terre.

Plan génétique de LUCA et de ses descendants

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

LUCA est l’ancêtre commun putatif dont descend toute la vie cellulaire moderne, depuis les organismes unicellulaires comme les bactéries jusqu’aux séquoias géants (ainsi que nous, les humains). LUCA représente la racine de l’arbre de vie avant qu’il ne se divise en groupes connus aujourd’hui, les bactéries, les archées et les eucalyptus. La vie moderne développée à partir de LUCA à partir de diverses sources : la même Acides aminés Ils sont utilisés pour construire des protéines dans tous les organismes cellulaires, la monnaie commune de l’énergie (ATP) et l’existence de machines cellulaires telles que les ribosomes et autres associées à la fabrication de protéines à partir d’informations stockées dans ADNet même le fait que toutes les formes de vie cellulaire utilisent l’ADN lui-même comme moyen de stockage d’informations.

Les méthodes de recherche et l’ère LUCA

L’équipe a comparé tous les gènes du génome des organismes Classeren comptant les mutations survenues dans leurs séquences au fil du temps depuis qu’elles partageaient un ancêtre dans LUCA.

L’heure de séparation de certaines espèces est connue à partir des archives fossiles. L’équipe a donc utilisé un équivalent génétique de l’équation familière utilisée pour calculer la vitesse en physique pour savoir quand LUCA a existé, et est arrivée à la réponse que cela s’est produit 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.

Le Dr Sandra Alvarez Carretero, co-auteur de l’étude de l’École des sciences de la Terre de Bristol, a déclaré : « Nous ne nous attendions pas à ce que la planète Luca soit si vieille, quelques centaines de millions d’années après la formation de la Terre. Cependant, nos résultats sont cohérents. avec des vues récentes sur l’habitabilité de la Terre primitive.

Aperçus physiologiques et modélisation évolutive de LUCA

Ensuite, l’équipe a travaillé pour déterminer la biologie de LUCA en modélisant les caractéristiques physiologiques des espèces vivantes à travers la lignée de la vie jusqu’à LUCA. L’auteur principal, le Dr Edmund Moody, a expliqué : « L’histoire évolutive des gènes est compliquée par leur échange entre lignées. Nous devons utiliser des modèles évolutifs complexes pour réconcilier l’histoire évolutive des gènes avec la généalogie des espèces. »

Le Dr Tom Williams, co-auteur de l’étude de la School of Biological Sciences de Bristol, a déclaré : « L’un des réels avantages ici est d’appliquer l’approche de réconciliation de l’arbre génétique et de l’arbre des espèces à un ensemble de données aussi diversifié représentant des domaines fondamentaux de la vie tels que les archées et les bactéries. Cela nous permet « de le dire avec assez de confiance et d’évaluer ce niveau de confiance sur la façon dont LUCA vit ».

Les complexités du projet LUCA et son impact environnemental

Le professeur David Pisani, co-auteur de l’étude, a déclaré : « Notre étude a montré que LUCA était un organisme complexe, pas très différent des procaryotes modernes, mais ce qui est vraiment intéressant, c’est qu’il possédait clairement un système immunitaire précoce, démontrant que même avant « Il y a 4,2 milliards d’années, nos ancêtres étaient engagés dans une course aux armements avec des virus. »

Le co-auteur Tim Lenton (de l’École de géographie de l’Université d’Exeter) a déclaré : « Les LUCA exploitaient et modifiaient clairement leur environnement, mais il est peu probable qu’ils aient vécu seuls. Leurs déchets auraient pu servir de nourriture à d’autres microbes, tels que les méthanogènes. , ce qui contribuerait à créer un écosystème de recyclage.

Les implications plus larges des études pour la petite enfance

Le professeur co-auteur Anya Spang (Institut royal néerlandais de recherche marine) a ajouté : « Les résultats et les méthodes utilisées dans ce travail bénéficieront également aux études futures examinant plus en détail l’évolution ultérieure des archées à la lumière de l’histoire de la Terre, y compris les espèces moins étudiées. les archées et leurs représentants méthanogènes.

Le professeur Philip Donoghue, co-auteur, a déclaré : « Notre travail rassemble des données et des méthodes provenant de plusieurs disciplines, révélant des informations sur la Terre et les débuts de la vie qui ne pourraient être obtenues par aucune discipline seule. Ils montrent également à quelle vitesse un écosystème s’est établi au début. Terre. Cela « suggère que la vie pourrait prospérer dans des biosphères semblables à la Terre ailleurs dans l’univers. »

Référence : « La nature du dernier ancêtre commun universel et son impact sur le système terrestre primitif » par Edmund R. R. Moody, Sandra Alvarez-Carretero, Tara A. Mahendrarajah, James W. Clark, Holly C. Bates, Nina Dombrowski, Lenard L. Xanthu, Richard A. Boyle et Stuart Dennis, Shi Chen, Nick Lin, Zhiheng Yang, Graham A. Shields, Gergely J. Solosi, Anya Spang, David Pisani, Tom A. Williams, Timothy M. Linton et Philip C. J. Donoghue, 12 juillet 2024. Écologie naturelle et évolution.
est ce que je: 10.1038/s41559-024-02461-1

Des scientifiques de l’University College London (UCL), de l’Université d’Utrecht, du Centre de recherche environnementale de Budapest et de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa de l’Université supérieure ont également participé à l’étude.

La recherche a été financée par la Fondation John Templeton. Les opinions exprimées dans cette publication sont celles des auteurs et ne reflètent pas nécessairement celles de la Fondation John Templeton.