636 cinquième partie La diversité biologique à travers l’évolution
ConCept
26.6
De nouvelles données enrichissent
continuellement notre compréhension
de l’arbre de la vie
La découverte de Pygopus lepidopodus (voir la figure 26.1), descendant d’une lignée de lézards apodes étrangère aux serpents,
illustre le rôle que joue la systématique dans la reconstitution
des liens évolutifs entre les diverses formes de vie. Au cours
des dernières décennies, la systématique moléculaire nous a
même permis de mieux connaître les branches les plus éloignées de l’arbre de la vie.
De deux règnes à trois domaines
Les premiers taxinomistes ont classifié toutes les espèces
connues en deux règnes, soit les Végétaux et les Animaux.
Même la découverte du monde microbien n’a pas remis en
question le système à deux règnes. En effet, la présence d’une
paroi cellulaire rigide avait amené les taxinomistes à placer
les Bactéries dans le règne des Végétaux, tout comme les organismes eucaryotes unicellulaires possédant des chloroplastes.
Il en fut de même des Eumycètes, en partie parce que la plupart des champignons, comme la plupart des Végétaux, sont
incapables de se déplacer (le fait qu’ils ne sont pas photosynthétiques ou que leur structure ressemble peu à celle des
Végétaux ne semblait pas important !). Dans le système à
deux règnes, les eucaryotes unicellulaires qui se déplacent et
s’alimentent – les protozoaires – étaient classifiés parmi les
Animaux. Fait à noter, les botanistes et les zoologistes ont
revendiqué l’étude des organismes qui, comme les euglènes,
se déplacent et sont capables de photosynthèse, si bien qu’ils
apparaissent dans les deux règnes.
Les schémas taxinomistes comportant plus de deux règnes
ont été généralement reconnus vers la fin des années 1960,
lorsque de nombreux biologistes ont convenu de l’existence de
cinq règnes, soit ceux des Végétaux, des Eumycètes, des Animaux, des Monères (procaryotes) et des Protistes (un règne
diversifié, mais composé essentiellement d’organismes unicellulaires). Ce système mettait en évidence l’existence de
deux types de cellules fondamentalement différentes, les eucaryotes et les procaryotes, et distinguait ces dernières des premières en les plaçant sous un règne distinct, celui des Monères.
Cependant, les phylogenèses réalisées à partir de données
génétiques n’ont pas tardé à montrer les lacunes de cette
classification : on observe autant de différences entre certains
procaryotes qu’entre des procaryotes et des eucaryotes. Les biologistes ont donc fini par adopter un système à trois domaines,
soit les Bactéries, les Archées et les Eucaryotes. Les domaines
apparaissent au niveau supérieur de la hiérarchie taxino mique,
juste au-dessus des règnes. De nombreuses études confirment
la validité de ce modèle, notamment une étude récente qui a
analysé près de 100 génomes entièrement séquencés.
Le domaine des Bactéries rassemble la plupart des Procaryotes actuellement connus, dont les Bactéries étroitement
apparentées aux chloroplastes et aux mitochondries (voir la
figure 25.9, p. 598). Le domaine des Archées constitue un
groupe varié d’organismes procaryotes qui vivent dans toutes
sortes d’environnements. Certaines Archées peuvent utiliser
l’hydro gène comme source d’énergie, et d’autres sont les principales sources des dépôts de gaz naturel répartis un peu
partout dans la croûte terrestre. Comme vous le verrez au chapitre 27, les Bactéries se distinguent des Archées à plusieurs
égards, notamment sur les plans structurel, biochimique et
phy sio logique. Enfin, le domaine des Eucaryotes comprend
tous les organismes formés de cellules possédant un vrai
noyau. Ce domaine renferme de nombreux groupes d’organismes unicellulaires (dont nous traiterons au chapitre 28),
de même que des Végétaux pluricellulaires (chapitres 29 et
30), les Eumycètes (chapitre 31) et les Animaux (chapitres 32
à 34). La figure 26.21 propose un arbre phylogénétique des
trois domaines et des nombreuses lignées qu’ils renferment.
Le système à trois domaines souligne le fait que l’histoire
de la vie s’articule en grande partie autour des organismes
unicellulaires. Les deux domaines procaryotes ne renferment
que des organismes unicellulaires et, même dans celui des
Eucaryotes, seules les ramifications rouges correspondant aux
Végétaux, aux Eumycètes et aux Animaux comprennent surtout des organismes multicellulaires. La plupart des biologistes reconnaissent à présent trois des cinq règnes qu’avaient
proposés les taxinomistes, soit ceux des Végétaux, des Eumycètes et des Animaux, mais ils ont abandonné les Monères
et les Protistes. Le règne des Monères est tombé en désuétude quand on a constaté que ses membres provenaient de
deux domaines différents. Quant au règne des Protistes,
comme on le verra au chapitre 28, il s’est effondré parce que
certains des organismes qu’il renfermait étaient plus proches
des Végétaux, des Eumycètes ou des Animaux que des autres
protistes.
L’arbre simplifié de la vie
Nous pouvons résumer les liens évolutifs présentés dans la
figure 26.21 au moyen d’un arbre plus simple (voir l’exercice proposé dans la légende). Cet arbre montre que l’histoire de la vie a connu une première division importante
lorsque les Bactéries ont divergé des autres organismes. Si
cet arbre est fidèle à la réalité, les liens entre les Eucaryotes
et les Archées sont plus étroits que ceux qu’ils entretiennent
avec les Bactéries.
Cette reconstruction de l’arbre de la vie repose largement
sur la comparaison des séquences de gènes d’ARNr, qui codent
pour les parties constituées d’ARN dans les ribosomes. Dans
la mesure où les ribosomes sont essentiels au fonctionnement
de la cellule, les gènes d’ARNr ont évolué très lentement, au
point qu’il est encore possible de détecter des homologies
entre des organismes très éloignés. Ces gènes sont donc très
utiles pour déterminer les liens évolutifs entre des ramifications primitives de l’arbre de la vie. Toutefois, une certaine
prudence reste de mise, car d’autres gènes révèlent un type
de liens différent. Par exemple, des chercheurs ont découvert
que de nombreux gènes qui influent sur le métabolisme de la
levure (un eucaryote unicellulaire) présentent plus de similitudes avec des gènes du domaine des Bactéries qu’avec ceux
du domaine des Archées. Cette découverte laisse entrevoir la
possibilité que les Eucaryotes aient avec les Bactéries un ancêtre
commun plus récent qu’avec les Archées.
ConCept
26.6
De nouvelles données enrichissent
continuellement notre compréhension
de l’arbre de la vie
La découverte de Pygopus lepidopodus (voir la figure 26.1), descendant d’une lignée de lézards apodes étrangère aux serpents,
illustre le rôle que joue la systématique dans la reconstitution
des liens évolutifs entre les diverses formes de vie. Au cours
des dernières décennies, la systématique moléculaire nous a
même permis de mieux connaître les branches les plus éloignées de l’arbre de la vie.
De deux règnes à trois domaines
Les premiers taxinomistes ont classifié toutes les espèces
connues en deux règnes, soit les Végétaux et les Animaux.
Même la découverte du monde microbien n’a pas remis en
question le système à deux règnes. En effet, la présence d’une
paroi cellulaire rigide avait amené les taxinomistes à placer
les Bactéries dans le règne des Végétaux, tout comme les organismes eucaryotes unicellulaires possédant des chloroplastes.
Il en fut de même des Eumycètes, en partie parce que la plupart des champignons, comme la plupart des Végétaux, sont
incapables de se déplacer (le fait qu’ils ne sont pas photosynthétiques ou que leur structure ressemble peu à celle des
Végétaux ne semblait pas important !). Dans le système à
deux règnes, les eucaryotes unicellulaires qui se déplacent et
s’alimentent – les protozoaires – étaient classifiés parmi les
Animaux. Fait à noter, les botanistes et les zoologistes ont
revendiqué l’étude des organismes qui, comme les euglènes,
se déplacent et sont capables de photosynthèse, si bien qu’ils
apparaissent dans les deux règnes.
Les schémas taxinomistes comportant plus de deux règnes
ont été généralement reconnus vers la fin des années 1960,
lorsque de nombreux biologistes ont convenu de l’existence de
cinq règnes, soit ceux des Végétaux, des Eumycètes, des Animaux, des Monères (procaryotes) et des Protistes (un règne
diversifié, mais composé essentiellement d’organismes unicellulaires). Ce système mettait en évidence l’existence de
deux types de cellules fondamentalement différentes, les eucaryotes et les procaryotes, et distinguait ces dernières des premières en les plaçant sous un règne distinct, celui des Monères.
Cependant, les phylogenèses réalisées à partir de données
génétiques n’ont pas tardé à montrer les lacunes de cette
classification : on observe autant de différences entre certains
procaryotes qu’entre des procaryotes et des eucaryotes. Les biologistes ont donc fini par adopter un système à trois domaines,
soit les Bactéries, les Archées et les Eucaryotes. Les domaines
apparaissent au niveau supérieur de la hiérarchie taxino mique,
juste au-dessus des règnes. De nombreuses études confirment
la validité de ce modèle, notamment une étude récente qui a
analysé près de 100 génomes entièrement séquencés.
Le domaine des Bactéries rassemble la plupart des Procaryotes actuellement connus, dont les Bactéries étroitement
apparentées aux chloroplastes et aux mitochondries (voir la
figure 25.9, p. 598). Le domaine des Archées constitue un
groupe varié d’organismes procaryotes qui vivent dans toutes
sortes d’environnements. Certaines Archées peuvent utiliser
l’hydro gène comme source d’énergie, et d’autres sont les principales sources des dépôts de gaz naturel répartis un peu
partout dans la croûte terrestre. Comme vous le verrez au chapitre 27, les Bactéries se distinguent des Archées à plusieurs
égards, notamment sur les plans structurel, biochimique et
phy sio logique. Enfin, le domaine des Eucaryotes comprend
tous les organismes formés de cellules possédant un vrai
noyau. Ce domaine renferme de nombreux groupes d’organismes unicellulaires (dont nous traiterons au chapitre 28),
de même que des Végétaux pluricellulaires (chapitres 29 et
30), les Eumycètes (chapitre 31) et les Animaux (chapitres 32
à 34). La figure 26.21 propose un arbre phylogénétique des
trois domaines et des nombreuses lignées qu’ils renferment.
Le système à trois domaines souligne le fait que l’histoire
de la vie s’articule en grande partie autour des organismes
unicellulaires. Les deux domaines procaryotes ne renferment
que des organismes unicellulaires et, même dans celui des
Eucaryotes, seules les ramifications rouges correspondant aux
Végétaux, aux Eumycètes et aux Animaux comprennent surtout des organismes multicellulaires. La plupart des biologistes reconnaissent à présent trois des cinq règnes qu’avaient
proposés les taxinomistes, soit ceux des Végétaux, des Eumycètes et des Animaux, mais ils ont abandonné les Monères
et les Protistes. Le règne des Monères est tombé en désuétude quand on a constaté que ses membres provenaient de
deux domaines différents. Quant au règne des Protistes,
comme on le verra au chapitre 28, il s’est effondré parce que
certains des organismes qu’il renfermait étaient plus proches
des Végétaux, des Eumycètes ou des Animaux que des autres
protistes.
L’arbre simplifié de la vie
Nous pouvons résumer les liens évolutifs présentés dans la
figure 26.21 au moyen d’un arbre plus simple (voir l’exercice proposé dans la légende). Cet arbre montre que l’histoire de la vie a connu une première division importante
lorsque les Bactéries ont divergé des autres organismes. Si
cet arbre est fidèle à la réalité, les liens entre les Eucaryotes
et les Archées sont plus étroits que ceux qu’ils entretiennent
avec les Bactéries.
Cette reconstruction de l’arbre de la vie repose largement
sur la comparaison des séquences de gènes d’ARNr, qui codent
pour les parties constituées d’ARN dans les ribosomes. Dans
la mesure où les ribosomes sont essentiels au fonctionnement
de la cellule, les gènes d’ARNr ont évolué très lentement, au
point qu’il est encore possible de détecter des homologies
entre des organismes très éloignés. Ces gènes sont donc très
utiles pour déterminer les liens évolutifs entre des ramifications primitives de l’arbre de la vie. Toutefois, une certaine
prudence reste de mise, car d’autres gènes révèlent un type
de liens différent. Par exemple, des chercheurs ont découvert
que de nombreux gènes qui influent sur le métabolisme de la
levure (un eucaryote unicellulaire) présentent plus de similitudes avec des gènes du domaine des Bactéries qu’avec ceux
du domaine des Archées. Cette découverte laisse entrevoir la
possibilité que les Eucaryotes aient avec les Bactéries un ancêtre
commun plus récent qu’avec les Archées.