16. L'ORIGINE DE LA VIE.L ' APPARITION DES DIFFÉRENTS TYPES CELLULAIRES 487
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
4.3. Quel ancêtre pour les cellules
eucaryotiques ?
L’ancêtre des cellules eucaryotiques ayant capturé les futures mitochondries devait, dans le cadre
général du plan d’organisation procaryotique, présenter les caractéristiques originales suivantes :
–il ne devait pas posséder de paroi épaisse et
rigide (empêchant la phagocytose), mais être
limité par une membrane souple, comme les cellules animales actuelles. En ce sens, il se distingue de la plupart des Procaryotes actuels ;
–il était nécessairement de grande taille et en
mesure d’absorber des cellules procaryotiques
plus petites que lui en pratiquant la phagotrophie ;
–il devait être hétérotrophe et capable de se nourrir de molécules organiques ou de particules présentes dans le milieu. Au plan énergétique, il
devait être fermentaire et réaliser la glycolyse ou
tout métabolisme équivalent ;
–il disposait sans doute d’un réseau membranaire
interne, équivalent au réticulum endoplasmique,
pour compenser une faible surface membranaire
relative (sauf si sa membrane était pourvue de
nombreuses expansions), et peut-être de lysosomes lui permettant de digérer ses proies ;
–son cytoplasme était probablement renforcé par
un système squelettique assurant en outre sa
motilité (l’ancêtre du cytosquelette).
Une telle cellule ne ressemble pas du tout aux
Bactéries actuelles, d’organisation beaucoup plus
simple, auxquelles elle est pourtant directement
apparentée ; elle possède déjà de nombreux traits
«modernes» et son information génétique doit être
importante. Il se peut que plusieurs lignées protoeucaryotiques de ce type aient existé, mais une
seule a survécu après l’événement endosymbiotique qui a donné les mitochondries. La question
qui n’est pas réglée est celle du noyau, élément
caractéristique des Eucaryotes modernes. La cellule ancestrale avait-elle déjà enfermé son matériel
génétique au sein d’une enveloppe membranaire,
avec les conséquences génétiques fondamentales
que l’on sait, ou pas ? Avait-elle un ou plusieurs
noyaux et comment se divisait-elle ? La mitose et
la méiose existaient-elles ? Possédait-elle des flagelles (dont la structure est remarquablement
homogène chez tous les Eucaryotes) ?
5. CONCLUSION : L’ARBRE
UNIVERSEL DU MONDE VIVANT
5.1. Phylogénies moléculaires et évolution
Si l’on admet que l’apparition des cellules sur la
Terre constitue un événement unique, tous les
êtres vivants ont un même ancêtre et résultent
d’une même histoire, vieille de plus de 3m illiards
d’années. Ils présentent donc des liens de parenté
et un arbre généalogique doit pouvoir être tracé ;
on appelle arbre du vivant cette représentation qui
montre les relations phylogénétiques existant entre
toutes les lignées actuelles. Les premières tentatives
de ce genre datent de plus d’un siècle (HAECKEL,
1866), mais c’est seulement depuis une trentaine
d’années que l’on dispose d’informations objectives
et fiables, non entachées d’anthropomorphisme,
de finalisme et de progrès. Il est en effet souvent
difficile de distinguer un niveau de complexité (ou
grade) dans une structure ou un organisme, d’un
degré d’évolution : un être d’organisation simple
n’est pas forcément primitif.
Il a donc fallu trouver un moyen objectif pour
mesurer les distances évolutives existant entre les
taxons. Les êtres vivants proches au plan systématique possèdent des protéines identiques ou très
voisines (dites homologues) car ils partagent des
gènes voisins dérivant d’un ancêtre commun, plus
ou moins éloigné au cours de l’évolution. L’étude
des séquences des molécules informationnelles :
acides nucléiques et protéines, est un moyen de
quantifier le degré de parenté entre organismes ;
elles constituent une source d’information inégalée
pour les évolutionnistes. Le premier arbre universel du vivant est dû à C. W OESE (1977) ; il se fonde
sur la comparaison des séquences nucléotidiques
des ARN ribosomiques, qui sont des molécules
universelles, et héritées, comme on l’a dit, d’un
ancêtre commun très ancien. Le principe de ce type
d’analyse moléculaire est décrit dans l’encart suivant.
Les arbres phylogénétiques moléculaires
En partant du principe que le degré de dissemblance entre deux séquences de molécules informationnelles que l’on peut aligner est
proportionnel à la distance évolutive qui sépare
C OMMENTAIRE
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
4.3. Quel ancêtre pour les cellules
eucaryotiques ?
L’ancêtre des cellules eucaryotiques ayant capturé les futures mitochondries devait, dans le cadre
général du plan d’organisation procaryotique, présenter les caractéristiques originales suivantes :
–il ne devait pas posséder de paroi épaisse et
rigide (empêchant la phagocytose), mais être
limité par une membrane souple, comme les cellules animales actuelles. En ce sens, il se distingue de la plupart des Procaryotes actuels ;
–il était nécessairement de grande taille et en
mesure d’absorber des cellules procaryotiques
plus petites que lui en pratiquant la phagotrophie ;
–il devait être hétérotrophe et capable de se nourrir de molécules organiques ou de particules présentes dans le milieu. Au plan énergétique, il
devait être fermentaire et réaliser la glycolyse ou
tout métabolisme équivalent ;
–il disposait sans doute d’un réseau membranaire
interne, équivalent au réticulum endoplasmique,
pour compenser une faible surface membranaire
relative (sauf si sa membrane était pourvue de
nombreuses expansions), et peut-être de lysosomes lui permettant de digérer ses proies ;
–son cytoplasme était probablement renforcé par
un système squelettique assurant en outre sa
motilité (l’ancêtre du cytosquelette).
Une telle cellule ne ressemble pas du tout aux
Bactéries actuelles, d’organisation beaucoup plus
simple, auxquelles elle est pourtant directement
apparentée ; elle possède déjà de nombreux traits
«modernes» et son information génétique doit être
importante. Il se peut que plusieurs lignées protoeucaryotiques de ce type aient existé, mais une
seule a survécu après l’événement endosymbiotique qui a donné les mitochondries. La question
qui n’est pas réglée est celle du noyau, élément
caractéristique des Eucaryotes modernes. La cellule ancestrale avait-elle déjà enfermé son matériel
génétique au sein d’une enveloppe membranaire,
avec les conséquences génétiques fondamentales
que l’on sait, ou pas ? Avait-elle un ou plusieurs
noyaux et comment se divisait-elle ? La mitose et
la méiose existaient-elles ? Possédait-elle des flagelles (dont la structure est remarquablement
homogène chez tous les Eucaryotes) ?
5. CONCLUSION : L’ARBRE
UNIVERSEL DU MONDE VIVANT
5.1. Phylogénies moléculaires et évolution
Si l’on admet que l’apparition des cellules sur la
Terre constitue un événement unique, tous les
êtres vivants ont un même ancêtre et résultent
d’une même histoire, vieille de plus de 3m illiards
d’années. Ils présentent donc des liens de parenté
et un arbre généalogique doit pouvoir être tracé ;
on appelle arbre du vivant cette représentation qui
montre les relations phylogénétiques existant entre
toutes les lignées actuelles. Les premières tentatives
de ce genre datent de plus d’un siècle (HAECKEL,
1866), mais c’est seulement depuis une trentaine
d’années que l’on dispose d’informations objectives
et fiables, non entachées d’anthropomorphisme,
de finalisme et de progrès. Il est en effet souvent
difficile de distinguer un niveau de complexité (ou
grade) dans une structure ou un organisme, d’un
degré d’évolution : un être d’organisation simple
n’est pas forcément primitif.
Il a donc fallu trouver un moyen objectif pour
mesurer les distances évolutives existant entre les
taxons. Les êtres vivants proches au plan systématique possèdent des protéines identiques ou très
voisines (dites homologues) car ils partagent des
gènes voisins dérivant d’un ancêtre commun, plus
ou moins éloigné au cours de l’évolution. L’étude
des séquences des molécules informationnelles :
acides nucléiques et protéines, est un moyen de
quantifier le degré de parenté entre organismes ;
elles constituent une source d’information inégalée
pour les évolutionnistes. Le premier arbre universel du vivant est dû à C. W OESE (1977) ; il se fonde
sur la comparaison des séquences nucléotidiques
des ARN ribosomiques, qui sont des molécules
universelles, et héritées, comme on l’a dit, d’un
ancêtre commun très ancien. Le principe de ce type
d’analyse moléculaire est décrit dans l’encart suivant.
Les arbres phylogénétiques moléculaires
En partant du principe que le degré de dissemblance entre deux séquences de molécules informationnelles que l’on peut aligner est
proportionnel à la distance évolutive qui sépare
C OMMENTAIRE