Et si toute vie venait d’un seul être… vieux de milliards d’années ?

L’ADN, cette molécule fascinante qui porte le code génétique de tous les êtres vivants, possède une histoire qui se perd dans les méandres du temps, remontant à des milliards d’années. Chaque être, qu’il s’agisse d’une feuille, d’une plume d’aigle ou même d’une mèche de mousse d’étang, utilise les mêmes quatre lettres pour écrire sa propre histoire. Mais qui a rédigé ce premier code ? Les scientifiques tentent de lever le voile sur ce mystère en se penchant sur LUCA (Last Universal Common Ancestor), l’ancêtre commun universel le plus récent. Ce que l’on apprend sur LUCA pourrait bien nous éclairer sur le début de la vie sur Terre.

L’énigme du code génétique partagé

Tous les êtres vivants se servent d’un alphabet génétique identique et d’une machinerie protéique assez similaire. Cette uniformité soulève pas mal de questions sur les origines de ce code. Le Dr Edmund Moody de l’Université de Bristol insiste sur la complexité de l’histoire évolutive des gènes, en particulier à cause des échanges comme la fusion génétique entre différentes lignées. Les chercheurs ont ainsi mis en évidence environ 2 600 gènes liés à LUCA – un chiffre qui se rapproche de celui des bactéries actuelles. D’après le Dr Tom Williams, l’approche interdisciplinaire a permis d’éclairer ces découvertes de manière intéressante.

Déjà, LUCA disposait d’un arsenal impressionnant : des pompes membranaires, des systèmes de réparation de l’ADN et des éléments pour assembler des lipides simples. Il exploitait aussi la voie Wood-Ljungdahl, un enchaînement de réactions qui convertit le dioxyde de carbone et l’hydrogène en acétate.

Un cadre favorable à la vie primitive

Daté d’environ 4,2 milliards d’années, LUCA aurait émergé peu après la formation de la Terre, dans des conditions extrêmes comme les évents hydrothermaux sous-marins riches en métaux.

LUCA n’était pas qu’un organisme isolé ; il arborait déjà un système immunitaire rudimentaire et se trouvait en plein duel avec des virus. La présence de gènes ressemblant aux systèmes de défense type CRISPR en est la preuve.

La petite communauté de LUCA

Vivant probablement aux côtés d’autres microbes, LUCA faisait partie d’un écosystème primitif où les croisements génétiques jouaient un rôle crucial. Dans cet environnement, les producteurs d’acétate et ceux générant du méthane échangeaient leurs déchets (ce qui favorisait une sorte d’équilibre chimique local, indispensable pour maintenir la vie).

Cette découverte remet aussi en question les idées sur l’apparition de LUCA. Comment cet ancêtre commun a-t-il vu le jour ? Les théories actuelles parlent de l’origine de la vie à travers la soupe primitive ou encore des cheminées hydrothermales, mais aucune explication définitive n’a été retenue à ce jour.

Vers une meilleure compréhension de nos débuts

L’analyse continue des gènes anciens permet aux chercheurs de reconstituer petit à petit notre histoire.

La recherche conduite par Edmund Moody situe l’arrivée de LUCA il y a environ 4,2 milliards d’années, apportant un éclairage nouveau sur notre passé lointain. Comme le souligne le Professeur Philip Donoghue : « Cela suggère que la vie peut se développer sur des biosphères similaires à la Terre dans d’autres recoins de l’univers ».

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Des scientifiques ont identifié chez les grands singes des séquences d'ADN capables de former des structures non conventionnelles, appelées ADN non-B. Ces configurations joueraient un rôle clé dans la régulation des processus cellulaires et l'évolution du génome. Les régions répétitives du génome, longtemps inaccessibles, sont maintenant analysées grâce à des technologies de séquençage avancées.

Une équipe de recherche a utilisé des assemblages génomiques complets, dits de télomère à télomère, pour prédire la localisation de ces structures. Ces données permettent d'étudier des zones auparavant inexplorées en raison de leur nature répétitive. Les résultats, publiés dans Nucleic Acids Research, montrent une concentration élevée d'ADN non-B dans ces régions nouvellement séquencées.

Les structures ADN non-B incluent des formes comme les G-quadruplexes et l'ADN-Z, associées à des fonctions cellulaires spécifiques. Leur présence dans des zones clés comme les télomères et les centromères suggère un rôle dans la stabilité chromosomique. Le génome du gorille, particulièrement riche en ADN répétitif, présente également plus de motifs potentiels pour ces structures.

Ces découvertes pourraient éclairer des mécanismes impliqués dans des maladies génétiques et certains cancers. Par exemple, une translocation chromosomique liée au syndrome de Down montre une forte concentration d'ADN-Z à son point de rupture. Cela indique une possible implication des structures non-B dans les réarrangements chromosomiques.

Les chercheurs ont validé expérimentalement la formation de certaines de ces structures, mais la majorité d'entre elles nécessite des investigations supplémentaires. Le contexte cellulaire et génomique influence probablement leur apparition et leur fonction. Cette étude ouvre la voie à une meilleure compréhension de la diversité structurelle de l'ADN et de son impact sur la biologie.

Pourquoi les génomes des grands singes sont-ils si importants ?

Les grands singes partagent une grande partie de leur ADN avec les humains, ce qui en fait des modèles précieux pour étudier l'évolution et les maladies humaines. Leurs génomes contiennent des régions répétitives similaires, difficiles à analyser jusqu'à récemment.

Les assemblages complets de télomère à télomère offrent une vue sans précédent de ces zones. Ils révèlent des différences et des similitudes dans la distribution des structures d'ADN non-B entre les espèces.

Cette comparaison aide à comprendre comment ces structures ont évolué et quelles fonctions elles pourraient avoir. Elle éclaire également les mécanismes généraux de l'évolution du génome chez les primates.

Source: Nucleic Acids Research