Infrastructure de la biodiversité

2008/06/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia
• Eboluzioa
• Mikrobiologia

Ceux qui étudient l'arbre généalogique des micro-organismes apprécieront que ce soit la machine du temps pour observer les premiers êtres vivants. Mais comme la machine du temps n'existe pas, ils doivent profiter de la logique et du bon sens.

Le bon sens apporte des règles de base. La première est la création de structures simples, dont des structures complexes ont été développées. Personne n'a vu développer une structure plus simple, mais c'est un axiome très intelligent.

Et un autre axiome est celui utilisé par ceux qui étudient l'évolution de la vie : les structures réussies de la vie ne disparaissent pas. Les espèces, oui, disparaissent - avec succès interne -. Mais la forme de la vie n'est pas; si une sorte de cellule a réussi, il ya aujourd'hui des êtres vivants qui ont ce genre de cellules. Ce qui n'existe pas aujourd'hui n'a jamais existé.

Procariot et eucarioto

Il n'existe actuellement que deux types de cellules : une simple cellule, le procarioto et une cellule complexe, l'eucarioto. Si on cherche dans le monde entier et parmi tous les êtres vivants, on ne trouve pas d'autre type de cellules, pas même une intermédiaire entre les deux. Par conséquent, l'absence de cellules intermédiaires est acceptée. Et, selon l'axiome de la complexité, la cellule procariote a d'abord été formée et l'eucarioto s'est développé à partir de là.

La première, procaryote, est une cellule de succès. C'est la cellule des bactéries, par exemple. Il dispose de tout l'équipement de base nécessaire à la survie : protéines pour réactions chimiques de base, structures qui les fabriquent, ribosomes, et l'information dont les ribosomes ont besoin pour fabriquer des protéines codées dans la molécule d'ADN. Tous ces ingrédients sont libres dans la cellule procaryote, dans un bouillon de base de la vie. En outre, il dispose d'outils d'absorption des aliments du milieu externe dans la paroi cellulaire.

Que faudrait-il de plus ? Rien. Cette structure a fonctionné depuis le début de la vie et a eu un grand succès. Parmi elles, de nombreuses espèces, une grande biodiversité. Et dans les premiers 2 milliards d'années d'histoire de la vie, il n'y avait que des procaryotes.

Mais cela a changé. Il y a environ 1,5 milliards d'années, une cellule cariote est apparue, beaucoup plus complexe. La différence la plus importante avec le procarioto est qu'il a un repaire de code génétique, une sorte de « récipient » dans la cellule. Ce conteneur est appelé noyau, et l'existence même du noyau donne son nom à la cellule : eukarioto signifie noyau et prokarioto signifie noyau.

La complexité a apporté des avantages à l'eucarioto. L'avantage d'être un noyau est que la cellule peut gérer beaucoup plus de génome, c'est-à-dire qu'elle peut avoir beaucoup plus d'information génétique, que si l'ADN est libre dans la cellule. En fait, les procaryotes ont un chromosome unique et les divers eucariotes. Et ce n'est pas seulement une question du noyau. Les eucariotes ont des structures appelées microtubules, en forme de bâton, qui façonnent toute la cellule. Ceci a également contribué à la cellule cariote, qui peut avoir beaucoup plus de formes que le procarioto simple.

Naissance de l'eucarioto

D'une certaine manière, l'eucarioto s'est développé depuis des procaryotes, sans perdre ses avantages. La question est de savoir comment cela s'est passé.

Les microbiologistes ne sont pas d'accord. L'explication classique est que certains procaryotes, par des mutations aléatoires simples, ont changé progressivement. Elle change et change jusqu'à former une cellule eucariote, qui, après le succès de l'eucarioto, évolue. Il s'agit, dans une large mesure, d'une explication selon la théorie de la sélection naturelle de Darwin. Mais de nombreux experts n'admettent pas qu'il soit possible de créer aléatoirement la complexité des cariotes. Ils présentent une autre explication: la cellule cariote est une combinaison de plusieurs procaryotes. Les procaryotes qui vivaient dans la symbiose, remplissant chacune de leurs fonctions, formèrent une cellule complexe dans une seule membrane. Cette théorie a été proposée par l'Américain Lynn Margulis, qui a révolutionné le monde évolutionnaire.

Cependant, ni une explication ni l'autre n'ont été pleinement démontrées. Certaines analyses génétiques servent à renforcer l'une et l'autre explication, mais le débat n'est pas entièrement clos.

Le biologiste américain Carl Woese a étudié le gène RNA 16S dans de nombreux micro-organismes. Il est l'un des gènes nécessaires à la formation de ribosomes, tous vivants. C'est pourquoi il sert à analyser l'évolution, plus elle a ressemblé à deux espèces, plus elles sont proches dans l'arbre généalogique. Au vu du résultat de la recherche, Woese a conclu que le premier eucariote a émergé de l'évolution d'une jauge, un micro-organisme simple très semblable aux bactéries. Et que cette évolution a eu lieu à travers de petites mutations.

Pour étudier l'explication de Margulis on utilise aussi la génétique : si l'eucarioto est une combinaison de plusieurs procaryotes, les génomes de toutes ces procaryotes doivent être présents dans l'eucarioto, même en dehors du noyau (ou au moins des restes de génomes). Il n'a pas encore été complètement réussi à les trouver, entre autres parce qu'il est très difficile d'extraire quelques génomes. Cependant, Margulis est convaincu que le premier eucarioto est né de la symbiose entre l'archéologue du genre Thermoplasma et une spiratoire. La spiratoire est une bactérie allongée hélicoïdale dont la principale contribution serait l'administration de microtubules à l'eucarioto, des structures qui façonnent toute la cellule. Par la suite, ce premier eucarioto incorporerait une autre bactérie pour la production de la mitochondrie, qui produit l'énergie de l'eucarioto et, dans le cas des plantes, une autre bactérie photosynthétique qui est devenue chloroplaste.

Symbiose

L'idée révolutionnaire de la deuxième exposition est de tenir compte de la symbiose. Les êtres vivants réussis peuvent s'unir pour créer une vie plus complexe. Dans l'explication de Margulis, en outre, la cellule eucariote peut prendre des formes spéciales grâce aux microtubules, en plus de gérer de très grands codes génétiques grâce au noyau. La combinaison des deux caractéristiques permet la création d'organismes très nouveaux. La symbiose augmente énormément la biodiversité.

Les premiers eucariotes sont les protistes, comme les paramètres d'aujourd'hui. Les amibes sont un exemple des éléments suivants qui ont émergé avec l'inclusion des mitochondries. Ils sont tous des êtres vivants monocellulaires, microscopiques (comme les bactéries et les arcs). Cependant, l'évolution n'est pas restée là, avec l'union de nombreuses cellules sont apparus de grands êtres vivants. Des animaux, des plantes et des champignons sont apparus.

Dans les trois cas, il s'agit de groupements de cellules eucariotes. Les procaryotes ne se sont jamais réunis pour créer un grand être vivant (sinon pour créer une cellule cariote, selon la théorie de Margulis). Par conséquent, la grande capacité biologique de la cellule cariote est également évidente. Une fois l'eucarioto produit, la biodiversité n'a pas augmenté en créant un nouveau type de cellules, mais en créant des groupements de celles existantes.

Spécialisation

Les ensembles cellulaires ont un grand avantage : chaque cellule peut se spécialiser, elle n'est pas obligée de faire tout le nécessaire pour vivre. Et, par conséquent, il peut faire beaucoup plus de choses que celles indispensables pour survivre.

Regardez vous-même. Vous êtes un animal grand et complexe. Vous avez des organes. Le cœur, par exemple, pompe le sang sans se soucier du métabolisme. Le foie est responsable du métabolisme sans se soucier du pompage de sang. Le sang vous arrivera comme le cœur reçoit la nourriture. Chaque organe remplit une fonction et tous parviennent à survivre tout un corps complexe. De plus, les yeux, par exemple, n'ont pas une responsabilité fondamentale de la vie ; dans l'œil, les cellules eucariotes sont spécialisées à capter la lumière de l'environnement et à la transformer en signal électrique pour l'envoyer au cerveau.

Le cerveau lui-même est un exemple très spécial de spécialisation. Vous utilisez ces lignes pour les lire et ce n'est pas une fonction de base de la vie. Vous pouvez également survivre sans le lire. Mais la lecture vous donne de nouvelles possibilités de vivre.

Tout cela est un exemple du fonctionnement d'un animal complexe, l'être humain. D'autres animaux ont d'autres spécialisations. Et les plantes et autres champignons, chacun différent. Mais de même, toutes sont de nouvelles infrastructures qui ont augmenté la biodiversité de la planète, des infrastructures biologiques spécialisées. Et toutes sont la conséquence de l'apparition de la cellule eucariote.

L'importance du procarioto

Il ne fait aucun doute que la cellule cariote et la spécialisation ont permis d'augmenter la biodiversité. Mais à ce stade, nous ne pouvons pas exclure le procarioto. Il y a deux raisons principales de parler de procaryotes.

D'une part, du point de vue de la biodiversité elle-même, l'eucariote n'a pas été jusqu'ici plus féconde que la procariote. La majeure partie de la biodiversité existante est des micro-organismes, principalement procaryotes. Des choses comme elles sont.

En fait, l'article suivant parle et explique l'histoire de la biodiversité. On peut spéculer si à l'avenir la biodiversité générée par la cellule de l'eucariote va être plus grande que celle des procaryotes. Mais pour l'instant ce n'est pas, et certainement ce ne sera jamais, puisque les procaryotes créent plus d'espèces nouvelles que les caryotes. L'adaptation de la cellule procariote à l'environnement a été beaucoup plus longue.

D'autre part, la structure complexe de l'eucarioto n'exclut pas le procarioto. En fait, bien que tous les grands êtres vivants soient formés de cellules jaunes, ils cohabitent avec des procaryotes. L'être humain a besoin de bactéries pour survivre. Dans l'intestin, par exemple, plusieurs bactéries sont capables d'extraire des engrais des aliments et sans eux l'intestin ne peut pas faire ce travail (l'effet est, en outre, diarrhéique). Toutes les parties du corps humain vivent en symbiose avec des bactéries.

En définitive, la symbiose semble être le principal choix de la biodiversité. Initialement, ils étaient procaryotes et seulement 2 milliards d'années vivaient sur Terre. Puis, soudain, surgirent les Eucariotes. Il est sur le point de voir si les 2 milliards d'années supplémentaires seront créés un autre type de cellules. Cependant, il ne semble pas que cela se produise. Au lieu de cela, la symbiose peut être une fois de plus un truc pour augmenter la biodiversité.