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Les signes d’une catastrophe mondiale survenue il y a environ 680 millions d’années, connue sous le nom de « Terre boule de neige », ont été trouvés dans l’ADN de bactéries vivantes dans les océans. Leurs génomes montrent qu’elles ont failli disparaître à cette époque, explique Haiwei Luo, de l’université chinoise de Hong Kong. « La taille de leur population a énormément diminué », dit Luo.

Des preuves de la Terre boule de neige

Aujourd’hui, de minuscules bactéries photosynthétiques appelées Prochlorococcus sont incroyablement abondantes dans les eaux de surface des océans. Un litre d’eau de mer peut en contenir plus de 100 millions.
Lorsque Luo et ses collègues ont étudié les génomes de ces bactéries, ils ont découvert qu’à un moment donné, dans un passé lointain, les types les plus courants de Prochlorococcus avaient acquis de nombreuses mutations nocives et perdu des centaines de gènes.
Cela montre qu’ils sont passés par ce que l’on appelle un goulot d’étranglement démographique. Lorsqu’une population se réduit à de faibles effectifs, la sélection naturelle est beaucoup plus faible et les mutations nocives peuvent s’accumuler.
Les chercheurs ont publié ces résultats en 2017, mais ont été laissés perplexes quant à la cause de ce goulot d’étranglement. Les ancêtres du Prochlorocoque ont évolué il y a environ 2 milliards d’années, et ils sont depuis longtemps abondants et répandus. Seule une catastrophe mondiale pourrait expliquer un tel goulot d’étranglement.
Luo a maintenant découvert que ce goulot d’étranglement s’est produit il y a environ 680 millions d’années grâce à une horloge moléculaire, qui repose sur l’idée que les génomes mutent en moyenne à un rythme constant. L’équipe a estimé ce taux en se basant en partie sur les âges des fossiles trouvés par d’autres équipes, dont l’apparence suggère qu’ils sont les ancêtres de cyanobactéries telles que le Prochlorocoque.

Une période glaciaire très intense

Cela signifie que le goulot d’étranglement s’est produit pendant une période glaciaire très intense, lorsque la planète est devenue si froide que même les mers autour de l’équateur ont pour la plupart gelé – d’où le terme de « Terre boule de neige ». Cela aurait été un désastre pour le Prochlorococcus. « Cela explique très bien les preuves génétiques », dit Luo.
Alors que d’autres cyanobactéries se développent même dans les eaux polaires, les Prochlorococcus modernes préfèrent les températures tropicales et ne se développent généralement pas en dessous de 10°C, dit-il. « Ils aiment vivre dans l’eau chaude », dit-il.
Mais lors des événements de la Terre Boule de neige, quelques-unes ont peut-être réussi à s’adapter au froid et à s’accrocher dans des refuges comme dans l’eau saumâtre de la glace de mer qui ne gèle pas.
Luo pense que certains des changements génétiques qui se sont produits à cette époque sont liés à l’adaptation au froid. Par exemple, les protéines de la membrane cellulaire qui transportent des substances telles que les composés azotés ne fonctionnent pas bien dans le froid, et plusieurs des gènes de ces protéines de transport ont été perdus.
Au lieu de cela, les bactéries ont peut-être obtenu l’azote dont elles ont besoin à partir de l’ammoniac, qui peut se diffuser dans les cellules sans transporteur. Les gènes nécessaires à l’utilisation de l’ammoniac comme source d’azote ont été conservés.

Il reste de grandes incertitudes

« Je pense que ces interprétations sont raisonnables », déclare Gregory Fournier, du Massachusetts Institute of Technology aux États-Unis, qui étudie la façon dont les génomes évoluent sur des échelles de temps géologiques. Mais calibrer l’horloge moléculaire avec des preuves fossiles implique beaucoup d’hypothèses, dit-il. « Le travail effectué ici était solide », dit Fournier. « Mais il y a de grandes incertitudes. »
Paul Hoffman, de l’université de Harvard, le géologue qui a découvert les preuves-clés soutenant l’hypothèse de la Terre boule de neige, souligne également les incertitudes de la datation. Mais la Terre boule de neige aurait certainement laissé une marque dans le génome de tous les organismes qui lui ont survécu, dit-il.
« Tous les taxons actuels descendent des survivants de la Terre boule de neige », dit Hoffman. « En général, je crois qu’en fin de compte, les preuves des événements de cette Terre boule de neige seront observées de la façon la plus complète dans les génomes des taxons vivants ».
Cette recherche a été pré-publiée dans bioRxiv.
Source : New Scientist
Crédit photo : StockPhotoSecrets 

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Les signes d'une catastrophe mondiale survenue il y a environ 680 millions d'années, connue sous le nom de 'Terre boule de neige', ont été trouvés dans l'ADN de bactéries vivantes dans les océans. Leurs génomes montrent qu'elles ont failli disparaître à cette époque, explique Haiwei Luo, de l'université chinoise...