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Les plantes, les algues, les champignons et les animaux, y compris les humains, sont tous des eucaryotes : des formes de vie avec des cellules complexes qui contiennent un noyau.
La découverte récente de composés organiques dans des roches anciennes en Australie aide à faire la lumière sur l’histoire ancienne des eucaryotes, indiquant que ce groupe existait déjà il y a plus d’un milliard d’années, selon une nouvelle étude.
On pense que les eucaryotes remontent à 2 milliards d’années, mais les scientifiques pensaient qu’ils ne se sont répandus qu’il y a environ 800 millions d’années, a déclaré le Dr Benjamin Nittersheim, l’un des premiers auteurs de l’étude. Étude publiée dans Nature.
Cependant, les traces nouvellement découvertes de molécules potentiellement produites par les eucaryotes remontent à 1,6 milliard d’années, ce qui suggère que « les premiers eucaryotes étaient vraiment importants sur le plan écologique pendant tout ce temps », a déclaré Nittersheim, chercheur postdoctoral en biologie du Geological Survey au Marom Marine Center. Sciences de l’environnement, Université de Brême, Allemagne. « Nous n’avons pas encore vu de traces d’eux. Ils ont juste été en quelque sorte cachés à la vue de tous. »
F. Descamps / Marom / Université de Brême
Le Dr Benjamin Nettersheim examine les cartes primaires et moléculaires à super-résolution d’échantillons de roche vieux de 1,64 milliard d’années analysés au Laboratoire d’imagerie moléculaire géobiologique de Marom.
Les preuves des anciens eucaryotes ont pris la forme des molécules biologiques qu’ils ont produites. Les eucaryotes modernes produisent une multitude de biomolécules distinctes, dont le cholestérol.
Le cholestérol est un composé organique, qui est un stéroïde naturel. Une trop grande quantité peut causer des problèmes de santé comme des artères obstruées, mais c’est un composant important des membranes cellulaires de presque tous les eucaryotes modernes. Le cholestérol est « vraiment important pour un grand nombre de fonctions physiologiques, et parce qu’il fait partie de la membrane cellulaire, les organismes produisent relativement beaucoup de ces types de molécules », a déclaré Nettersheim.
Dans la nouvelle étude, Nittersheim et un autre co-premier auteur, Jochen Brooks, ont découvert un composé lié au cholestérol qui semblait confirmer une hypothèse vieille de plusieurs décennies sur l’évolution des eucaryotes.
Le scientifique Konrad Bloch, qui a remporté le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1964, a noté que si les eucaryotes modernes synthétisent le cholestérol, certains composés organiques intermédiaires se forment. Supposons que dans un passé lointain, chacun de ces composés intermédiaires était un produit final entièrement fonctionnel des processus de biosynthèse des premiers organismes. Cependant, Bloch croyait que personne ne serait jamais en mesure de trouver des preuves fossiles pour prouver que les formes de vie anciennes produisaient maintenant ces biomolécules intermédiaires.
Les progrès des analyses biochimiques ont permis aux scientifiques d’identifier des molécules anciennes conservées dans les archives fossiles, en particulier dans les roches anciennes qui ont été relativement peu affectées par les processus géologiques.
Dans la nouvelle étude de Nature, Nuttersheim et ses collègues, dont Brooks, professeur de géobiologie à l’Université nationale australienne, ont examiné les roches de la formation australienne de Barney Creek.
Des études antérieures ont établi que les roches de Barney Creek, qui ont plus d’un milliard d’années, contiennent des traces d’anciennes biomolécules. « Les gens ne recherchaient pas vraiment ces types primitifs de drogue dans ce genre de roches », a déclaré Nittersheim.
Nittersheim, Brooks et leurs collègues ont effectué des analyses chimiques des roches de Barney Creek, à la recherche de précurseurs du cholestérol qui, selon Bloch, auraient pu être fabriqués par les premiers eucaryotes.
« Et à notre grande surprise, nous les avons en fait trouvés en abondance étonnamment élevée, et partout où nous avons des biomarqueurs conservés pendant cette période, nous voyons également ces molécules », a déclaré Nittersheim. « Nous pouvons maintenant confirmer l’hypothèse de Bloch. »
La présence de ces protostéroïdes indique que les premiers eucaryotes se sont adaptés à un monde très différent de la Terre moderne. Il y a beaucoup plus d’oxygène dans l’atmosphère aujourd’hui qu’il y a 1,6 milliard d’années, et les molécules de protostéroïdes produites par les premiers eucaryotes nécessitent moins d’oxygène pour leur production que le cholestérol.
« Il peut être avantageux d’utiliser ces stérols primaires », a déclaré Nettersheim. Les premiers eucaryotes « étaient déjà bien adaptés aux conditions environnementales dominantes ».
« Ce que j’aime vraiment dans cette étude, c’est de penser à la prise de conscience que les voies de biosynthèse évoluent également », a déclaré le Dr Susanna Porter, professeur et présidente du Département de géosciences de l’Université de Californie à Santa Barbara.
Cependant, Porter, qui n’a pas participé à l’étude, reste prudent en déclarant que les molécules de cette étude ont bien été fabriquées par les premiers eucaryotes, par opposition à d’autres organismes anciens.
Mais le Dr Roger Summons, professeur de géogéologie au MIT qui n’était pas non plus impliqué dans l’article, l’a qualifié de « l’une des études de géochimie organique les plus intéressantes que j’ai vues depuis plusieurs années ».
« Konrad Bloch aurait été heureux d’avoir vécu pour voir cela parce que Brooks et ses collègues ont élégamment confirmé sa prédiction selon laquelle les précurseurs synthétiques du cholestérol reflètent une recherche biochimique d’amélioration fonctionnelle », a déclaré Sumons.
En attendant, Nettersheim a déclaré que la prochaine étape pour lui et ses collègues est d’étudier le monde habité par ces anciennes formes de vie en tirant des lasers sur une fine tranche de roche et en utilisant les informations sur la façon dont la lumière rebondit dessus pour cartographier les différents produits chimiques. composés. Cadeau.
« Nous espérons que cela nous aidera à limiter davantage où, quand et dans quelles conditions nos premiers ancêtres eucaryotes ont prospéré », a-t-il déclaré.
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