Une étude publiée récemment dans Écologie de la nature et évolution a dévoilé certains des processus clés de l’évolution microbienne marine. Selon l’étude, menée par l’Université d’Uppsala (Suède) et avec la participation de l’Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) de Barcelone, c’est le grand nombre de transitions d’habitat -de la mer à la terre et vice versa- qui se sont produits au cours des derniers millions d’années, ce qui explique la grande diversité actuelle.
Selon les auteurs, « traverser la barrière de salinité n’est pas facile pour les organismes et, lorsque cela se produit, les transitions qui en résultent sont des événements évolutifs clés qui peuvent déclencher des explosions de diversité ». Cependant, jusqu’à présent, on ne savait pas à quel point ces transitions étaient fréquentes dans l’arbre de la vie eucaryote, qui comprend des animaux, des plantes et une grande variété de micro-organismes eucaryotes.
Petit mais très polyvalent
Plus précisément, les travaux publiés aujourd’hui ont montré que les eucaryotes microbiens ont fait des centaines de grands sauts de la mer à la terre, ainsi qu’aux habitats d’eau douce, et vice versa, au cours de leur évolution. Ceci, à son tour, a permis de déduire où se trouvaient les ancêtres de chacun des groupes eucaryotes microbiens.
« Grâce au fait que nous disposions de bons arbres phylogénétiques et d’échantillons provenant de différents environnements, nous avons pu analyser les transitions d’habitat dans différents groupes d’eucaryotes, qui ont été des centaines de fois au cours de millions d’années d’évolution eucaryote, ce qui est plus que nous », explique Ramon Massana, chercheur à l’ICM-CSIC et l’un des auteurs de l’étude.
Pour son élaboration, l’équipe scientifique a utilisé les dernières technologies pour séquencer l’ADN des microbes vivant dans des échantillons prélevés dans les lacs boréaux, les sols forestiers, l’océan Indien et la fosse des Mariannes, parmi de nombreux autres environnements. Plus précisément, l’ICM-CSIC a fourni des échantillons marins obtenus lors de l’expédition Malaspina dans différents océans et profondeurs de colonne d’eau.
Grâce à cela, il a été possible de construire de grands arbres évolutifs des organismes trouvés dans ces environnements et même d’observer une série de modèles dans l’évolution de la préférence d’habitat.
« Nous avons constaté que les organismes de l’arbre de vie des eucaryotes sont généralement regroupés selon qu’ils vivent dans les océans ou dans des habitats non marins », explique Mahwash Jamy, chercheur à l’Université d’Uppsala et auteur principal de cette étude. À cet égard, Jamy ajoute que « cette découverte confirme que s’adapter à une salinité différente – ou franchir la barrière du sel – est difficile, même pour les microbes ».
Néanmoins, l’étude prouve que les eucaryotes microbiens se sont établis avec succès dans de nouveaux habitats plusieurs centaines de fois au cours de leur évolution. Ainsi, les auteurs suggèrent que ce sont précisément ces transitions insaisissables qui auraient permis aux organismes colonisateurs d’occuper des niches écologiques vacantes, donnant naissance à la grande diversité des eucaryotes aujourd’hui.
Plus d’indices sur les premiers eucaryotes
D’autre part, les arbres évolutifs construits à partir de séquences d’ADN ont également permis aux chercheurs de zoomer sur le passé lointain et de déduire ce qu’auraient pu être les habitats des ancêtres de chaque groupe microbien.
« Il est probable que deux des plus grands groupes d’eucaryotes, le SRAS et les Obozoa, dont chacun est plus grand que, par exemple, les animaux ou les plantes, sont apparus dans des habitats complètement différents », explique Fabien Burki, également chercheur à l’université d’Uppsala. et un autre des principaux auteurs de l’étude.
Selon Burki, la lignée SAR – qui comprend des groupes tels que les diatomées, les ciliés, les dinoflagellés, les radiolaires, etc. – serait d’abord apparue dans les océans précambriens, tandis que l’ancêtre du groupe Obazoa – qui s’est diversifié en champignons, animaux, choanoflagellés et les amibes – auraient pu vivre dans des habitats non marins. »
Cela montre, une fois de plus, que le franchissement de la barrière de salinité a joué un rôle important dans la formation de l’évolution eucaryote. Pour cette raison, pour les recherches futures, les experts se tourneront vers la génomique pour découvrir quels mécanismes génétiques sous-tendent ces événements évolutifs clés.
Mahwash Jamy et al, modèles mondiaux et taux de transitions d’habitat à travers l’arbre de vie eucaryote, Écologie de la nature et évolution (2022). DOI : 10.1038/s41559-022-01838-4
Fourni par Institut de Ciències del Mar