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Beaucoup de gènes de la plante proviennent en fait de bactéries. Cela peut expliquer le succès des premières plantes sauvages

Évolution des plantes terrestres (simplifiée). Il y a environ 500 millions d’années, les plantes terrestres ont commencé à se propager de l’eau à la terre. Crédit : IST Autriche.

Lorsque nous pensons au transfert de gènes, la première chose qui nous vient à l’esprit est l’héritage. Nous avons tendance à ressembler physiquement à nos parents, que ce soit en termes de taille, de couleur de peau, de couleur des yeux ou de traits du visage, car nous avons hérité des gènes de chaque parent, qui à leur tour ont reçu leurs gènes de leurs parents, etc. Cependant, certains organismes trouvent la reproduction sexuée contre-productive pour leurs besoins et choisissent le clonage, créant des copies génétiques parfaites d’eux-mêmes pour toujours, à l’exception de la progéniture mutée qui refuse d’être une autre tranche de l’ancienne masse. Mais ce n’est pas tout.

Parfois, l’ADN saute entre des espèces complètement différentes, les résultats peuvent être très inattendus et ils peuvent changer radicalement le cours de l’évolution de la vie sur Terre. Par exemple, une nouvelle étude affirme audacieusement que les gènes qui sont passés des microbes aux algues vertes il y a plusieurs centaines de millions d’années, ont modifié les marées et conduit l’évolution des plantes terrestres. Des centaines de gènes de plantes considérés comme essentiels à leur développement peuvent être apparus à l’origine dans d’anciennes bactéries, champignons et virus et ont été incorporés dans les plantes par transfert horizontal de gènes.

Parler à Sciences ZMEIl peut y avoir deux épisodes principaux de transfert horizontal de gènes (HGT) dans l’évolution précoce des plantes terrestres, a déclaré Jinling Huang, biologiste à l’Université de Caroline de l’Est et auteur correspondant de la nouvelle étude.

« Beaucoup ou la plupart des gènes acquis au cours de ces deux épisodes majeurs ont été conservés dans les principaux groupes de plantes terrestres et influencent de nombreux aspects de la physiologie et du développement des plantes », a déclaré le chercheur.

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Partager (les gènes) c’est prendre soin

Les événements d’échange de génomes sont assez courants chez les bactéries. En fait, HGT est l’une des principales raisons de cette résistance aux antibiotiques Il se propage rapidement parmi les microbes. Cet échange de matériel génétique peut transformer des bactéries inoffensives en « superbactéries » résistantes aux médicaments.

Jusqu’à il n’y a pas si longtemps, on pensait que le HGT ne se produisait que chez les procaryotes tels que les bactéries, mais des preuves récentes suggèrent qu’il peut également se produire dans les plantes et même chez certains animaux. Par exemple, une étude de 2021 a affirmé audacieusement que le hareng et les fonderies, deux groupes de poissons qui parcourent couramment l’extrême nord de l’Atlantique et les océans Pacifique, partage de gènes Il ne peut pas être transmis par les voies sexuelles normales – en fait, les chercheurs affirment que le HGT s’est produit entre deux vertébrés.

« Dans les cours de génétique, nous apprenons que les gènes sont transmis des parents à la progéniture (ainsi, les enfants ressemblent à leurs parents). C’est ce qu’on appelle la transmission verticale. Dans le transfert horizontal de gènes, les gènes sont transmis d’une espèce à l’autre. Bien que le importance de HGT peut Il est maintenant largement accepté chez les bactéries, mais il y a beaucoup de discussions sur HGT chez les eucaryotes, en particulier les plantes et les animaux.Les résultats de cette étude montrent que HGT non seulement s’est produit dans les plantes, mais a également joué un rôle important dans l’évolution des plantes terrestres », a déclaré Huang. ZME Sciences.

Afin d’étudier le rôle de HGT dans le développement précoce des plantes, Huang et ses collègues chinois ont analysé les génomes de 31 plantes, y compris des mousses, des fougères et des arbres, ainsi que des algues vertes liées aux plantes terrestres modernes. Les chercheurs soupçonnaient que quelques gènes étaient transmis par des bactéries, mais les résultats étaient assez surprenants. Ils suggèrent que les près de 600 familles de gènes – bien plus que ce que les chercheurs attendaient – trouvées dans les plantes modernes ont été transmises par des organismes complètement étrangers tels que les bactéries et les champignons.

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On pense que bon nombre de ces gènes sont impliqués dans des fonctions biologiques importantes. Par exemple, les gènes abondants du développement embryonnaire tardif, qui aident les plantes à s’adapter à des environnements plus secs, sont d’origine germinale. Il en est de même pour le gène transporteur d’ammonium nécessaire à la capacité de la plante à absorber l’azote du sol pour se développer. Et si vous détestez hacher et déchirer les oignons, HGT est également à blâmer. Les chercheurs ont découvert que les gènes responsables de la biosynthèse de la toxine ricine et du soufre (l’irritant libéré lors de la coupe des oignons) étaient également dérivés de bactéries.

« Nous avons été un peu surpris de trouver ces gènes », a déclaré le Dr Huang, ajoutant que son équipe était capable de reconstruire la phylogénie (histoire évolutive des espèces) des gènes en utilisant des sources de preuves indépendantes pour déterminer si le gène était dérivé de bactéries et le résultat d’une mutation héréditaire.

« Par exemple, le complexe ABC dans les plantes se compose de deux sous-unités. Les analyses génétiques montrent que les deux gènes sont obtenus à partir de bactéries. Nous avons également constaté que les deux gènes sont positionnés l’un à côté de l’autre sur les chromosomes des bactéries et de certaines plantes, indiquant que les deux gènes Ils peuvent avoir été transmis conjointement des bactéries aux plantes.

L’établissement de la vie végétale sur Terre est l’un des événements évolutifs les plus importants de l’histoire de la Terre, pour lequel des preuves ont été recueillies jusqu’à présent que des plantes terrestres sont apparues pour la première fois. Il y a environ 500 millions d’annéespendant la période cambrienne, lorsque l’évolution des espèces animales multicellulaires a pris son essor.

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Cette colonisation terrestre a été rendue possible par une série d’innovations majeures en anatomie et biochimie végétales. Si ces résultats sont corrects, les bactéries doivent avoir joué un rôle majeur. Grâce à HGT, les premières plantes auraient pu acquérir des traits utiles qui les rendaient plus adaptées à leur nouvel environnement terrestre presque immédiatement, plutôt que d’avoir à attendre que ceux qui connaissent des milliers, voire des millions d’années, développent un mécanisme génétique similaire.

Les résultats sont parus aujourd’hui dans la revue plante moléculaire.

Delphine Perrault

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