Un événement connu pour s’être produit seulement trois fois auparavant dans l’histoire de la vie sur Terre vient d’être à nouveau documenté. Une bactérie marine s’est engouffrée dans son organisme hôte algal et a co-évolué avec lui suffisamment longtemps pour qu’elle puisse désormais être considérée comme un organite, faisant partie de la machinerie cellulaire des algues. Cela signifie que ces algues sont les premiers eucaryotes (organismes avec leur ADN dans un noyau lié à une membrane) connus pour contenir un organite capable de fixer l’azote.
“Il est très rare que des organites proviennent de ce genre de chose”, a déclaré Tyler Coale, premier auteur de l’un des deux articles récents sur la découverte, dans un article sur la découverte. annonce.
« Très rare » pourrait en fait être considéré comme un euphémisme. La première fois que cela s’est produit – à notre connaissance – cela a donné naissance à la toute première vie complexe en donnant naissance à des mitochondries. Depuis, cela s’est produit deux fois de plus, dont il y a plus d’un milliard d’années, marquant le début de la vie végétale sur Terre en nous donnant le chloroplaste.
Les bases de la dernière découverte ont été posées il y a près de 30 ans, lorsqu’une équipe dirigée par le professeur Jonathan Zehr de l’UC Santa Cruz a découvert dans l’océan Pacifique une nouvelle cyanobactérie capable de fixer l’azote. C’est le processus par lequel les microbes extraient l’azote libre de l’environnement et le combinent avec d’autres éléments pour former de nouveaux composés azotés, tels que les engrais essentiels au développement de la vie.
L’équipe de Zehr a nommé la bactérie UCYN-A. Pendant ce temps, au Japon, la paléontologue Kyoko Hagino travaillait à cultiver une algue marine qui s’avérerait être son organisme hôte.
Au fil des années, le lien entre les deux organismes est devenu plus clair pour les scientifiques. Mais récemment, ils ont été amenés à la conclusion que l’UCYN-A n’est pas seulement dans une relation intime avec son hôte algal – ils ont maintenant co-évolué au point où l’UCYN-A fait partie de la cellule algale elle-même et devient un organite.
Comme si avoir les premiers nitroplastes documentés ne suffisait pas, Braarudosphaera bigelowii les cellules ressemblent aux dés dont rêvent tous les joueurs du DnD.
Dans deux nouveaux articles, des équipes de recherche internationales présentent leurs preuves.
La première, publiée en mars 2024, montrait qu’UCYN-A et ses hôtes, espèces de l’algue Braarudosphaera bigelowiiont des rapports de taille similaires, ce qui indique que leur métabolisme est étroitement lié.
“C’est exactement ce qui se passe avec les organites”, a déclaré Zehr. “Si vous regardez les mitochondries et le chloroplaste, c’est la même chose : ils évoluent avec la cellule.”
Le tampon était accompagné du deuxième article, qui présentait la preuve que l’UCYN-A importe des protéines de ses cellules hôtes, une caractéristique du développement des organites.
“Ils commencent à excréter des morceaux d’ADN, et leurs génomes deviennent de plus en plus petits, et ils commencent à compter sur la cellule mère pour que ces produits génétiques – ou la protéine elle-même – soient transportés dans la cellule”, a expliqué Zehr.
Grâce à une analyse protéomique, Coale a confirmé que bon nombre des protéines dont dépend le bon fonctionnement de l’UCYN-A sont fabriquées dans l’hôte algal et importées. Zehr l’a décrit comme “comme ce puzzle magique qui s’assemble et fonctionne”.
L’organite nouvellement découvert a été appelé « nitroplaste ». Contrairement aux mitochondries et aux chloroplastes plus anciens, les scientifiques ont daté son évolution il y a environ 100 millions d’années. Cela nous donne déjà une idée de la façon dont la fixation de l’azote affecte les écosystèmes marins et peut également avoir des conséquences sur l’agriculture sur la terre ferme.
“Ce système constitue une nouvelle perspective sur la fixation de l’azote et pourrait fournir un indice sur la manière dont un tel organite pourrait être intégré aux plantes cultivées”, a expliqué Coale.
Zehr estime qu’UCYN-A n’est pas le seul du genre, mais c’est le premier à être trouvé. Et nous sommes prêts à parier que cela occupera les chercheurs pendant les 30 prochaines années et au-delà.
Les deux études ont été publiées dans les revues Cellule et Science.
