LUCA, pour Last Universal Common Ancestor

 

LUCA, Last Universal Common Ancestor ?

Un article de Igor Otto (étude en cours de rédaction d'après des notes et recherches depuis 2010)

 [2018] {Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les Mêmes Conditions — Dans le cas où vous effectuez un remix, que vous transformez, ou créez à partir du matériel composant l'Œuvre originale, vous devez diffuser l'Œuvre modifiée dans les mêmes conditions, c'est à dire avec la même licence avec laquelle l'Œuvre originale a été diffusée. (CC BY-NC-SA 4.0, 26/03/2018)}

Avertissement : Archives, Maths, DOI, sources réservées pour publication.

Dernière mise à jour : 26 Mars 2018.

Mon propos à travers cet article est de tenter de faire une analyse de LUCA,

LUCA, pour Last Universal Common Ancestor

De ces hypothèses et idées découlent la nécessité d'établir un inventaire physico-chimique et biologique sous-tendant la création d'une série d'entités en réseau, des phylums, une série de lignées constituée par un ensemble d'êtres vivants (ou de gènes communs) et selon des scénarios différents, les organismes ont évolués, avec le consensus dominant au sein de la comunauté scientique de la descendance d'un ancêtre commun, celui d'une cellule ancestrale qui aurait existée entre -3,8 et -3.5 milliards d'années, et appelé LUCA, un acronyme venant de l'anglais : Last Universal Common Ancestor ; en français : dernier ancêtre commun universel ou DACU, moins sexy sans doute en français ...

Les deux approches actuelles de la transition entre l'inanimé et le vivant, depuis la chimie (bottom-up) ou depuis la biologie (top-down). @ Laurent Boiteau, (UMR 5247 CNRS, université Montpellier-1, université Montpellier-2)

L'organisme hypothétique, LUCA dont serai issu les trois lignées cellulaires, soient : les archées, les bactéries et les eucaryotes, donc l'ensemble des espèces vivant actuellement sur Terre (Voir des lignées phylogénétiques, des races) et qui en théorie marquerai la séparation entre matière inanimée et matière vivante, (nda : l'illustre Pasteur y a consacré sa vie et une grande partie de son travail à trouvér cette créature minuscule au XIXème siécle mais sans aucns résultats probants), la différence nette de transition entre la couche géologique et la biologique, fait l'objet d'études nombreuses mais reste encore insaisisable voir hypothétique. Toutefois, une équipe de chercheurs néerlandais emmenée par le Prof. Dr. Arnold Driessen tente de rechercher un modèle de cette cellule originelle disparue depuis bien longtemps sans laisser de trace, un peu comme disparue par modestie malgré son apport évolutif fondamental, un peu comme à la recherche d'un "oeuf" originel disparu dans les boues du temps, et se dérobant à des scientifiques curieux mais déterminés comme guidés par une intuition cosmogonique biologique.

Luca est au centre du modèle actuel admis de l'arbre du vivant.

Arbre phylogénétique hypothétique de tous les organismes vivants nés de LUCA, construit à partir des séquences de l'ARNr 16S. À l’origine proposé par Carl Woese (1990), enrichi par Guillaume Lecointre & Hervé Le Guyader (2006), enfin modifié par Purificación López-García & David Moreira (2008)¹, il montre l'histoire évolutive basée sur les caractères génétiques et l'analyse cladistique des trois domaines du vivant (bactéries, archées et eucaryotes).
CC BY-SA 3.0 - Création : 8 octobre 2011 - crédit : Spiridon Ion Cepleanu - Wikipédia®

Cita : "Pour leur part, des chercheurs néerlandais à l'université de Groningue et à l'université de Wageningue, Antonella Caforio et ses collègues, ont reconstitué un hypothétique Luca en laboratoire. Ils ont créés un nouvel organisme à partir d'une bactérie Escherichia coli, dont la membrane cellulaire est constituée d'un mélange de deux types de lipides, ceux trouvés dans la membrane des bactéries et ceux des archées, respectivement. Cet exploit, qui apporte de nouvelles précisions sur la nature de Luca et sur les causes à l'origine de la spéciation, a fait l'objet d'une publication dans les Pnas" pour Proceedings of the National Academy of Sciences - (Converting Escherichia coli into an archaebacterium with a hybrid heterochiral membrane) [March 19, 2018. 201721604; published ahead of print March 19, 2018. https://doi.org/10.1073/pnas.1721604115] (Edited by Eugene V. Koonin, National Institutes of Health, Bethesda, MD, and approved February 27, 2018 (received for review December 12, 2017) Copyright © 2018 National Academy of Sciences.

Prof. Dr. Arnold Driessen | Photo Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen

 cita : "

La réplique de Luca a une membrane cellulaire inédite

« Une des principales différences entre bactéries et archées concerne la composition de leur membrane, », expliquent les chercheurs dans leur article. Les lipides des membranes bactériennes sont constitués d'acides gras reliés par liaison ester à un squelette de glycérol-3-phosphate, alors que les lipides des membranes archéennes sont constituées de terpénoïdes reliés par liaison ester à un squelette de glycérol-1-phosphate.

L'hypothèse étudiée par les chercheurs veut que la membrane cellulaire de Luca contienne ces deux lipides à la fois. Une telle membrane hybride serait instable par rapport à une membrane homogène, ce qui occasionnerait nécessairement une séparation de la lignée ancestrale en deux lignées, chacune héritant d'une membrane stable composée d'un seul type de lipide.

Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont créé une réplique de ce Luca en modifiant génétiquement une bactérie E. coli, afin de lui faire exprimer des gènes codant pour la synthèse de lipides archéens. Ils sont parvenus à obtenir une cellule dont la membrane contient jusqu'à 30 % de lipides archéens, alors que de précédents essais, réalisés par d'autres chercheurs, n'atteignaient même pas les 1 %. Les secrets de leur réussite : ils ont identifié une enzyme cruciale pour la production de lipides archéens et ont réussi à augmenter la production de terpénoïdes dans E. coli."

Des irrégularités sont observées au niveau de la membrane cellulaire des bactéries génétiquement modifiées (à droite), lorsque la production de lipides archéens est trop importante. À titre de comparaison, la membrane des bactéries E. coli normales (à gauche) est lisse. Les images sont obtenues au microscope électronique à balayage. © University of Wageningen/Van der Oost Laboratory

cita : "La bactérie modifiée, bien que plus allongée que E. coli normale, est viable et grandit à une vitesse normale. Les chercheurs ont d'ailleurs constaté avec surprise que la membrane lipidique hybride est stable, contrairement à l'hypothèse émise au départ. La cellule bénéficie même d'une résistance accrue aux températures élevées, au butanol et à la congélation, par rapport à des bactéries normales. Cependant, quand la cellule produit des lipides archéens à un rythme trop élevé, sa croissance ralentit et des irrégularités se forment au niveau de la membrane.

Les chercheurs précisent que les résultats de l'expérience restent sujet à caution, car ils l'ont réalisée sur E. coli moderne (forcément), mais ils suggèrent qu'une autre hypothèse pour expliquer la divergence évolutive entre les branches du vivant doit être trouvée. Leur méthode, consistant à faire exprimer des gènes archéens dans les bactéries, pourrait également servir pour étudier les protéines membranaires, notamment chez des organismes hyperthermophiles, des extrêmophiles vivant dans des conditions de très hautes température et pression et qui sont en majorité des archéens."

 (Sources : Future-Sciences.com)

Le concept de phylum

Un phylum est donc une série de parents par descendance unilinéaire, voir une partie d'un lignage adaptée à une planète donnée, plus ou moins doté d'intelligence selon leurs besoins ! Comment donc ? Pas simple de répondre. On en ne fait qu'observer les résultats et nous igorons tous des mécanismes en jeu comme des lois sous-jacentes réglants ce qu'on appelle la spéciation c'est à dire : le(s) processus évolutif(s) qui engendrent de nouvelles espèces vivantes et se formants sur la base d'ancêtres communs.

Quel mécanisme fait apparaître la vie à partir de l'inerte ? Depuis l'expérience géniale de Stanley Miller en 1953, la question reste ouverte ! - Wikipédia®

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Dernière mise à jour : 26 Mars 2018.

[Mise en ligne initiale : 26/03/2018] - {Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les Mêmes Conditions — Dans le cas où vous effectuez un remix, que vous transformez, ou créez à partir du matériel composant l'Œuvre originale, vous devez diffuser l'Œuvre modifiée dans les mêmes conditions, c'est à dire avec la même licence avec laquelle l'Œuvre originale a été diffusée. (CC BY-NC-SA 4.0, 26/03/2018)}

Avertissement : Archives, Maths, DOI, sources réservées pour publication. 

Je ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et je n'ai à déclarer aucune affiliation, ni à une organisation gouvernementale ou non, ni à une quelconque entité tutrice.

Sur l'auteur, formations : Microbiologie, Biochimie, Administrateur Réseaux et Systèmes (certifié Microsoft Associates), astronome amateur membre du réseau TESS, correspondant bénévole des Programmes EXOFOP, Caltech/IPAC-NExScI.

L’auteur déclare n’avoir aucun lien d’intérêts concernant les données publiées dans cet article.