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Posté par Adrien le Vendredi 20/07/2018 à 00:00
Les algues possèdent des gènes pour vivre sur terre
La stratégie génétique adoptée par les plantes quand elles ont conquis les terres émergées il y a 500 millions d'années peut être vue dans leurs gènes. Un consortium international vient de montrer que les gènes des algues Charophytes contiennent de nombreuses innovations évolutives qui ont permis à leur ancêtre commun (En phylogénie, un ancêtre commun à plusieurs espèces est l'individu le plus proche dans le temps dont descendent toutes les espèces en question. Par exemple, l'homme et le chimpanzé ont un ancêtre commun....) avec les plantes terrestres, de se propager dans les habitats terrestres. Il apparaît que de nombreux caractères autrefois considérés comme spécifiques aux plantes terrestres étaient présents dans le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus...) de leur ancêtre commun aquatique. Ce travail a été publié le 12 juillet 2018 dans la revue Cell.


Figure: Évolution des caractéristiques des algues charophytes et des plantes terrestres.
Le cladogramme, représentant l'évolution des Streptophytes, montre le gain/expansion (lignes vertes) et la perte (lignes rouges) des caractéristiques; topologie (La topologie est une branche des mathématiques concernant l'étude des déformations spatiales par des transformations continues (sans arrachages ni recollement des structures).) comme dans (Wickett et al., 2014) avec des termes liés aux phytohormones en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle...) et aux facteurs de transcription et régulateurs de transcription en brun.
Toutes les abréviations des gènes sont visibles dans le texte de l'article. Les expansions (et les gains/pertes) détectés dans la lignée des Charophytes sont indiqués par des astérisques. Modes de cytokinèse: un sillon de clivage (Le clivage est l'aptitude de certains minéraux à se fracturer selon des surfaces planes dans des directions privilégiées lorsqu'ils sont...) avec fuseau télophase persistant comme chez Klebsormidium et un phragmoplaste observé chez Chara qui diffère de celui des plantes terrestres, car la plaque cellulaire de Chara montre une petite croissance centrifuge mais est formée simultanément à travers l'équateur de la cellule.
© Nishiyama, Sakayama & Rensing

Les plantes terrestres forment un groupe d'organismes vivants extraordinairement diversifié, qui présentent une pléthore d'adaptations à des habitats très différents - les puissants arbres géants ainsi que les herbes tendres, les mousses et les plantes à fleurs en font partie. Les plantes terrestres partagent un ancêtre commun avec les algues Charophytes. Les deux lignées se sont séparées il y a plus de 500 millions d'années. Les Charophytes vivent en eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) douce et certaines de ces plantes aquatiques développent une morphologie plus complexe que d'autres espèces d'algues apparentées.

Lorsque les plantes ont colonisé le milieu émergé, elles ont été confrontées à de nouvelles conditions environnementales. Par exemple, les plantes pionnières ont dû s'adapter au dessèchement. Plusieurs groupes d'algues ont colonisé les terres émergées, mais un seul groupe s'est installé avec une diversité de formes que l'on voit aujourd'hui sur les surfaces des continents - le grand groupe de plantes terrestres. Quels ajustements génétiques ont eu lieu lorsque les plantes ont quitté l'eau et se sont déplacées vers la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...) ferme ?

Un groupe international de chercheurs a décodé le génome de Chara braunii, une algue (Les algues sont des êtres vivants capables de photosynthèse dont le cycle de vie se déroule généralement en milieu aquatique. Elles constituent une part...) étroitement liée aux plantes terrestres. En comparant la liste des gènes identifiés dans cette algue aquatique avec la liste des gènes trouvés dans les plantes terrestres, ce consortium a pu identifier les changements génétiques qui se sont produits lorsque les plantes ont colonisé la terre en révélant des gènes issus des ancêtres communs des Charophytes et des plantes terrestres. Certains de ces gènes ont été préservés pendant des centaines de millions d'années. Certains nouveaux gènes ont évolué après que les algues et les plantes terrestres se soient séparées. Ces gènes représentent des changements évolutifs associés à l'émergence d'une complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en sociologie, en...) morphologique telle que nous la connaissons chez plantes terrestres. L'un des faits marquants est qu'un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de gènes qui étaient auparavant considérés comme typiques pour les plantes terrestres peuvent déjà être trouvés dans ces algues. Cela signifie que certains processus importants qui se produisent lorsque les plantes terrestres poussent sont beaucoup plus anciens que ce que l'on croyait auparavant. En fait, certains de ces caractères ont évolué avant même que les plantes terrestres n'existent.

Cependant, il y a aussi des innovations chez Chara braunii qui ne sont pas présentes dans les plantes terrestres et ont été perdues dans les lignées apparentées. Cela signifie que les plantes ont pris quelques gènes et en ont laissé d'autres quand elles ont quitté l'eau et colonisé la terre il y a 500 millions d'années. Les deux chercheurs toulousains impliqués dans le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) ont par exemple montré que deux familles de gènes, les peroxydases nécessaires pour le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de l'homéostasie des espèces réactives de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) et des gènes permettant la reconnaissance des microbes environnant étaient particulièrement abondantes chez Chara braunii. Ces multiplications de gènes pourraient expliquer des caractéristiques spécifiques de cette algue, comme la présence d'un microbiome particulièrement riche.

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Source: CNRS-INSB
 
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