Autrefois connu uniquement des étudiants en biologie, le mot symbiose est désormais largement utilisé. La symbiose est la relation intime de différentes espèces vivant ensemble. C’est beaucoup plus courant et plus ancien que beaucoup d’entre nous ne le pensent.
L’une des relations symbiotiques les plus courantes s’établit entre diverses espèces d’algues et de champignons, ou entre cyanobactéries (communément appelées algues bleu-vert bien que ce ne soient pas des algues) et des champignons. Ces espèces appariées prennent la forme de lichen.
Le terme symbiose a été utilisé pour la première fois au 19ème siècle pour décrire la relation entre les lichens, qui était considéré comme très inhabituel. Depuis, nous avons découvert que la symbiose est la norme plutôt que l’exception. En fait, cela a façonné l’évolution de la plupart des formes de vie sur Terre.
La symbiose est presque partout où nous regardons
Les lichens sont divers. Ils poussent sur des troncs d’arbres, sur des tuiles et sur des rochers anciens.
La symbiose de deux espèces différentes leur permet de survivre dans des environnements qu’elles ne pourraient autrement pas coloniser. Le champignon fournit un environnement approprié à la croissance de ses espèces partenaires d’algues ou de cyanbactéries – il pourrait autrement être trop exposé ou sec, par exemple. En échange, le champignon partage une partie des glucides produits par la photosynthèse.
Ceci est un exemple où les deux partenaires bénéficient de leur relation. C’est ce qu’on appelle la symbiose mutualiste.
Les lichens sont souvent de très bons indicateurs de la qualité de l’air et, plus généralement, de la santé des écosystèmes. Leur absence peut indiquer une mauvaise qualité de l’air. Parce qu’ils absorbent les polluants atmosphériques tels que les métaux lourds, ils peuvent être utilisé comme biomoniteurs.
Dans un autre exemple très courant de symbiose mutualiste, la plupart des espèces végétales vivent en relation étroite avec les champignons du sol. C’est connu comme un association mycorhizienne.
Les plantes exploitent l’énergie du soleil pour fabriquer du sucre à partir de l’eau et du dioxyde de carbone au cours du processus appelé photosynthèse. Les plantes partagent cette nourriture avec le champignon, qui en dépend pour survivre. En retour, les fins fils du champignon augmentent considérablement la surface des racines des plantes pour absorber l’eau et les nutriments.
Tous les partenaires n’en profitent pas
Toutes les relations symbiotiques ne profitent pas aux deux partenaires.
Dans la symbiose parasitaire, un partenaire en profite aux dépens de l’autre. Les exemples incluent les champignons Phytophthora, Fusarium et Armilleriequi tuent souvent leurs plantes hôtes.
Dans les cas de commensalisme, un organisme en profite et l’autre ne gagne ni ne perd. Les petits oiseaux, par exemple, se perchent parfois sur de grands herbivores et se nourrissent d’insectes dérangés par les plus gros animaux.
Comme dans toute relation, il est possible que les choses changent avec le temps. Par exemple, une symbiose mutualiste entre un arbre et son champignon mycorhizien peut se transformer en parasitisme à mesure que l’arbre vieillit et dépérit, ou si les conditions environnementales changent.
La symbiose a conduit l’évolution
La symbiose a joué un rôle énorme dans l’évolution de la vie. Les cellules qui composent le corps des animaux et des plantes sont le résultat de relations symbiotiques.
Les cellules sont complexes. Ils contiennent des structures appelées organites, telles que le noyau (le centre de contrôle de la cellule) et les mitochondries (impliquées dans respiration cellulaire, qui utilise l’oxygène pour décomposer les molécules alimentaires afin de rendre l’énergie disponible). Les cellules végétales contiennent également des chloroplastes, sites de la photosynthèse.
Ces cellules complexes ont évolué à partir de formes de vie anciennes et beaucoup plus simples qui se sont réunis en symbiose.
Les organites des cellules complexes étaient autrefois des formes de vie unicellulaires qui survivaient en étant englouties par d’autres cellules simples. Ils ont formé une cellule plus complexe et plus efficace, qui est devenue le type cellulaire de base des grandes formes de vie multicellulaires.
Tous les grands organismes multicellulaires vivant sur Terre – animaux et végétaux – possèdent ce type de cellules. C’est la preuve du succès stratégie symbiotique évolutive a été.
La respiration cellulaire dans les cellules végétales et animales implique les mitochondries, ce qui indique qu’elles ont été englouties au début de l’histoire de l’évolution. Plus tard, un type de cellule contenant déjà des mitochondries a englouti le chloroplaste. Cela a conduit à l’évolution de plantes complexes.
Quand deux ne font plus qu’un
L’incorporation d’un type cellulaire dans un autre s’appelle endosymbiose. Cela a permis aux cellules et à certaines parties de cellules de devenir hautement spécialisées. Cette spécialisation a amélioré leur efficacité et leur capacité à survivre dans un plus large éventail de conditions.
Quand j’étais étudiant en troisième cycle en botanique, à la fin des années 70, des collègues m’ont un jour apporté des échantillons de laitue de mer commune, Ulva latuca, au laboratoire où j’étudiais la physiologie photosynthétique. La laitue de mer est une algue que l’on trouve dans de nombreuses eaux peu profondes des côtes australiennes.
Nous avons remarqué une petite limace marine broutant la plante, nous l’avons donc intégrée à notre système d’étude de la photosynthèse. À notre grande surprise, la limace faisait de la photosynthèse ! Nous avons découvert que la limace digérait en partie les cellules de laitue de mer, mais que certains chloroplastes traversaient la muqueuse intestinale de la limace et continuaient leur photosynthèse.
Nous pensions avoir fait une découverte importante, pour ensuite apprendre que d’autres avaient publié des travaux similaires. Après cela, je n’ai jamais douté de la validité de l’endosymbiose, qui était encore une théorie controversée à l’époque.
La symbiose s’avère être la norme
Nous savons désormais que la symbiose est la norme pour la plupart des organismes, y compris les humains.
Notre flore intestinale représentent une symbiose à grande échelle. La diversité et le grand nombre de bactéries qui vivent heureusement dans nos intestins peuvent avoir un impact considérable sur notre santé et notre bien-être en général. Dans le cas d’un intestin sain, la personne et les bactéries tirent profit de cette relation : un bel exemple de symbiose mutualiste.
La COVID a attiré l’attention du public sur les virus. Mais tous les virus ne sont pas nuisibles ; beaucoup en bénéficient réellement les organismes qu’ils infectent. Certains virus nous protègent même des virus pathogènes. Par exemple, chez les personnes séropositives, la maladie progresse plus lentement chez celles qui sont également infectées par le VIH. Virus GB C (VBG-C).
Bien entendu, toute la gamme des relations symbiotiques avec les virus est possible, depuis le bénéfice mutuel jusqu’à la souffrance d’un hôte infecté. Et, comme pour les bactéries, il existe de plus en plus de preuves que les virus ont a aidé de nombreuses espèces à évoluery compris le nôtre.
Un organisme doit vivre au sein d’un ensemble complexe de relations pour survivre et prospérer dans n’importe quel environnement. Certaines relations seront plus positives que d’autres, mais il n’est pas surprenant que la symbiose mutualiste soit si souvent la clé du succès.
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