Pourquoi la vie est si polyvalente et colonise absolument tout les milieux

[ramzus2]

Bonjour tout le monde.
Je me demande pourquoi la vie est si polyvalente pour coloniser les milieux les plus insolites?
En effet on trouve la vie partout le sol l'air l'eau même l'eau thermale c'est dingue l'adaptabilité relative des espèces à leur milieu.

Et à propos d'adaptation on remarque toujours que l'espèce semble très adaptée mais a un point faible dans son adaptation elle résiste au froid par exemple mais lorsqu'elle épuise un minéral essentiel à son développement dans le sol meurt.

Les stratégies de défense sont légion aussi les épines les coquilles, les carapaces, les cornes, les canines, les tentacules, les odeurs, les acides, les venins tout ça c'est des stratégies de défense.

Les accouplements se font aussi par une panoplie de méthode toutes différentes attraction chimique puis préliminaire de stimulation et d'excitation sexuelle, puis pénétration attraction par le chant qui différe d'une espèce à l'autre et sert de critère d'identification des oiseaux attraction par la danse. Ect

Les modes alimentaires herbivore carnivore necrophage saprophage omnivore bref la vie est si diversifiée que ça laisse bouchebé

Pourquoi? Les acides nucléiques qui était présent dans la soupe primitive n'était pas que les 5 acides actuel et les acides aminés n'étaient pas que les acides aminés actuel par quoi était guidée la selection? La chaleur des eaux par exemple? Luca a t il était défini? À quoi ressemblait il et sa vie était elle soutenable avec seulement les composants en commun avec tout les êtres vivants?

Merci beaucoup
Ramzi
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[Geb]

Bonjour,

Pourquoi ? Les acides nucléiques qui étaient présents dans la soupe primitive n'étaient pas que les 5 acides actuels et les acides aminés n'étaient pas que les acides aminés actuels par quoi était guidée la sélection ? La chaleur des eaux par exemple ?

Tout d'abord, la très vieille idée de la "soupe primitive" me semble largement discréditée aujourd'hui.

Ensuite, on pourrait commencer par dire quelque chose d'évident : on ne sait quelle à pu être la pression de sélection à l'origine de ces choix précis d'acides aminés et de bases nucléiques.

Historiquement, il y a eu peu de publications qui ont osé s'attaquer de front à ces questions. La bonne nouvelle c'est qu'il y en a de plus en plus.

Cela ne répond pas vraiment à tes questions, mais je voulais commencer par le plus facile :

LUCA a-t-il été défini ? À quoi ressemblait-il et sa vie était-elle soutenable avec seulement les composants en commun avec tous les êtres vivants ?

À ma connaissance, le concept de "dernier ancêtre commun universel" (Last Universal Common Ancestor en anglais), c'est-à-dire l'ancêtre le plus récent qui serait commun à toutes les formes de vie actuelles, n'a été inventé qu'en 1995, à l'époque à laquelle on a pu séquencer pour la première fois des génomes complets d'organismes vivants. Je précise qu'il ne s'agit pas de la première cellule vivante. Il y avait de très nombreuses autres cellules à l'époque du LUCA.

Depuis 1995, l'analyse phylogénétique a fait énormément de progrès, notamment en reconnaissant tout un tas de biais possibles dans les analyses, par exemple avec le phénomène de transfert horizontal de gènes. Cela a eu pour effet de rendre les conclusions des chercheurs sur les caractéristiques du LUCA de plus en plus incertaines, de plus en plus floues et de plus en plus âprement discutées par les spécialistes, puisque l'on sait aujourd'hui à quel point il est difficile d'inférer des caractéristiques communes en remontant aussi loin dans le temps.

Et non, les gènes communs à tous les êtres vivants actuels ne permettent pas d'imaginer un organisme fonctionnel uniquement avec ces gènes-là. Parfois, les chercheurs et chercheuses font des suppositions sur les caractéristiques métaboliques du LUCA qui dépassent la simple analyse phylogénétique, pour rendre leurs analyses plus précises, mais avec un énorme caveat : pour que ces analyses aient de la valeur, il faut que leurs suppositions soient les bonnes (qu'elles soient "vraies").

Par exemple, en faisant l'hypothèse que le LUCA était un organisme chimioautotrophe qui pratiquait une forme du métabolisme dit cycle de Krebs inversé dans un évent hydrothermal, Vijayasarathy Srinivasan et Harold Morowitz (2009) ont estimé le métabolome minimal du LUCA a environ 287 métabolites.

Aussi, en faisant l'hypothèse que le LUCA était un organisme dont le métabolisme de base ressemblait à la voie dite de Wood-Ljungdahl, avec une méthode très différente de la précédente conjuguant la méthode phylogénétique classique et une variante de la méthode utilisée par Vijayasarathy Srinivasan et Harold Morowitz, Jessica Wimmer et collaborateurs (2021) ont estimé qu'environ 404 réactions métaboliques étaient suffisantes pour permettre au LUCA de synthétiser les 46 composés chimiques (18 cofacteurs organiques, 8 nucléotides et 20 acides aminés) supposés indispensables à sa survie.

Une autre des questions qu'on a pu se poser d'ailleurs, c'est de savoir à quand remontait l'époque à laquelle le LUCA a existé, ou plutôt à quand remontait la population de cellules à laquelle le LUCA a pu appartenir ?

L'étude la plus récente sur la question à ma connaissance, disponible gratuitement à la lecture (Moody et al., 2024), propose que le LUCA aurait pu avoir un génome d'au moins 2,49 millions de paires de bases (2,74±0,25 Mb) encodant au moins 2451 protéines (2653±202 protéines) et qu'il remonterait à au moins 4,09 milliards d'années (4,21±0,12 milliards d'années). Mais comme j'ai essayé de le faire comprendre ci-dessus, tout cela est très controversé.

Une autre manière de faire, poursuivie notamment par le généticien français Antoine Danchin, c'est d'également inclure dans l'analyse phylogénétique les gènes qui sont quasiment universels, qu'il appelle des "gènes persistants". Ce faisant, Antoine Danchin estimait même, il y a déjà près de 20 ans, que l'analyse des gènes persistants chez les génomes bactériens retraçaient une sorte de scénario des origines de la vie :

- Archives or Palimpsests? Bacterial Genomes Unveil a Scenario for the Origin of Life (Danchin, 2007)

Cordialement.

[amineyasmine]

Bonjour "ramzus2"
Il n’y a aucune question précise dans le texte à part la question du titre.
Vous êtes dans le flou comme nous tous, mais concentre toi sur un aspect, une question claire pour pouvoir avancer

[ecolami]

Bonjour,
A la question POURQUOI la réponse est simplement parce que c'était ou c'est possible.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Geb]

Bonjour,

Pourquoi? Les acides nucléiques qui était présent dans la soupe primitive n'était pas que les 5 acides actuel et les acides aminés n'étaient pas que les acides aminés actuel par quoi était guidée la selection? La chaleur des eaux par exemple?

Puisque personne n'a renchérit sur mes propos, je me permets d'ajouter quelques sources potentiellement intéressantes quant au point ci-dessus, qui me paraissait "moins facile" que celui concernant le LUCA.

En ce qui concerne les 5 acides nucléiques utilisés par les organismes actuels, voilà ce que j'ai pu identifier dans la littérature :

- Why are there four bases in DNA? (Seybold, 1976)

- Why are there four bases in DNA? (Luo, 1986)

- Four letters in the genetic alphabet: a frozen evolutionary optimum? (Szathmáry, 1991)

- What is the optimum size for the genetic alphabet? (Szathmáry, 1992)

- Why 4³ Codons? (Ferreira, 1995)

- Primitive molecular machine scenario for the origin of the three base codon composition (Martínez-Mekler et al., 1999)

- Why nature chose A, C, G and U/T: an error-coding perspective of nucleotide alphabet composition (Mac Dónaill, 2003)

- Why are there four letters in the genetic alphabet? (Szathmáry, 2003)

- Why is the Number of DNA Bases 4? (Deng, 2006)

En ce qui concerne la vingtaine d'acides aminés codés génétiquement par les organismes actuels, voilà ce que j'ai trouvé :

- Evolutionary processes possibly limiting the kinds of amino acids in protein to twenty: A review (Röhlfing & Saunders, 1978)

- Reasons for the occurrence of the twenty coded protein amino acids (Weber & Miller, 1981)

- Obligatory amino acids in primitive proteins (Kolaskar & Ramabrahman, 1982)

- An Atomic Rational for the 20 Canonical Amino Acids by a Cooperative Vector-Addition Principle Based Upon a Quasi-28-Gon Symmetry (Yang, 2003)

- On the 20 canonical amino acids by a cooperative vector-addition principle based on the quasi-28-gon symmetry of the genetic code (Yang, 2003)

Évidemment, ce ne sont pas des listes exhaustives. Aussi, essayer ne serait-ce que de comprendre dans le détail ces publications, de les comparer et de les résumer d'une manière vulgarisée prendrait énormément de temps. Du moins, cela signifie que des spéculations sur des bases scientifiques existent et que l'aventure continue comme on dit.

Cordialement.

[Amanuensis]

À ma connaissance, le concept de "dernier ancêtre commun universel" (Last Universal Common Ancestor en anglais), c'est-à-dire l'ancêtre le plus récent qui serait commun à toutes les formes de vie actuelles, n'a été inventé qu'en 1995, à l'époque à laquelle on a pu séquencer pour la première fois des génomes complets d'organismes vivants. Je précise qu'il ne s'agit pas de la première cellule vivante. Il y avait de très nombreuses autres cellules à l'époque du LUCA.

Depuis 1995, l'analyse phylogénétique a fait énormément de progrès, notamment en reconnaissant tout un tas de biais possibles dans les analyses, par exemple avec le phénomène de transfert horizontal de gènes.

Pour renchérir là-dessus, il semble qu'on puisse parler d'un LUCA cellulaire, en appliquant l'idée qu'une cellule ne provient que d'une autre cellule (1) déjà à l'époque de LUCA. Mais quand on parle de génome cela ne marche plus, car un génome peut provenir de plusieurs génomes (c'est d'ailleurs le cas du mien).

(1) Ou d'une fusion de cellules de phylogénies différentes, bémol critique pour l'histoire des eucaryotes.

Le transfert horizontal des gènes détruit la notion de LUCA au sens d'une cellule dont tout le vivant actuel descendrait aussi bien cellulairement que génétiquement.

Et pour LUCA cellulaire, l'analyse des aaRS (ces protéines qui matériellement encodent le code génétique) s'interprète comme quoi une partie d'entre eux auraient été acquis par transfert horizontal chez les descendants de LUCA cellulaire. On pourrait imaginer que le code génétique principal n'ait été stabilisé que bien après LUCA cellulaire, d'où un léger problème pour la conservation de la séquence codante de protéines ancestrales!

Bref, génétiquement il n'y a pas de LUCA, seulement une population de cellules (éventuellement très grande en nombre!). Certes le LUCA cellulaire hypothétique a dû représenter un bel étranglement génétique, mais loin d'être réduit à celui d'une unique cellule.

En fait un LUCA génétique serait encore pire pour l'étude de l'histoire du vivant avant LUCA cellulaire! Faut accepter que même les génomes actuels ne forment pas des "fossiles" suffisants. J'ai bien peur que dans ce domaine on soit à jamais réduit à de la "science spéculative".

[sigh]

Je me demande pourquoi la vie est si polyvalente pour coloniser les milieux les plus insolites?

Parce que le vivant évolue, donc par dérive & sélection s'adapte.

En effet on trouve la vie partout le sol l'air l'eau même l'eau thermale c'est dingue l'adaptabilité relative des espèces à leur milieu.

En informatique (et aussi en mathématique), il existe des simulations tout aussi bluffantes régies par des lois très simples. La différence entre lignées réside principalement dans leur histoire -- par exemple les baleines ont des nageoires pour nager comme les poissons parce que c'est la résultant d'une sélection au milieu marin, mais elles conservent la respiration aérienne (poumons) parce que leurs ancêtres lointains sont passés par une adaptation à la vie terrestre (notamment en respirant via muqueuse (peau comprise) puis en développant une résistance à la déshydratation (avec perte de la respiration cutanée) sans compter un renforcement de la respiration pulmonaire lors de l'évènment K-Pg (développement du diaphragme, etc)).

Et à propos d'adaptation on remarque toujours que l'espèce semble très adaptée mais a un point faible dans son adaptation elle résiste au froid par exemple mais lorsqu'elle épuise un minéral essentiel à son développement dans le sol meurt.

"Point faible", c'est question de perspective.

On pourrait croire que manquer d'un estomac est un point faible dans la fonction digestive -- pourtant l'ornithorynque n'en as pas/plus, des insectes tels que les éphémères et bien d'autres n'ont carrément plus de tube digestif opérationnel sous leur forme imago, les ténias s'en passent pour des raisons assez économiques, etc, etc, etc.

Ce n'est pas nécessairement un "point faible", tout dépend de la "stratégie" évolutive (ou plutôt de la résultante (histoire d'une lignée évolutive aka "espèces") des diverses pressions de sélection (aka contexte)).

Les stratégies de défense sont légion aussi les épines les coquilles, les carapaces, les cornes, les canines, les tentacules, les odeurs, les acides, les venins tout ça c'est des stratégies de défense.

Question de dérive génétique et sélection combinées ensemble.

Les accouplements se font aussi par une panoplie de méthode toutes différentes attraction chimique puis préliminaire de stimulation et d'excitation sexuelle, puis pénétration attraction par le chant qui différe d'une espèce à l'autre et sert de critère d'identification des oiseaux attraction par la danse. Ect

Le sexe n'est qu'un des moyens de reproduction (la majeure partie du vivant étant constituée par les procaryotes, lesquels usent de scissiparité). Et encore : vous oubliez l'isogamie, l'anisogamie dioïque, l'auto-clonage (bouture, pathénogenèse, etc), etc.

Les modes alimentaires herbivore carnivore necrophage saprophage omnivore bref la vie est si diversifiée que ça laisse bouchebé

Chimiotrophie, autotrophie, lithotrophie, etc. Toujours et encore la résultante d'une longue histoire évolutive.

Pourquoi? Les acides nucléiques qui était présent dans la soupe primitive n'était pas que les 5 acides actuel et les acides aminés n'étaient pas que les acides aminés actuel par quoi était guidée la selection? La chaleur des eaux par exemple? Luca a t il était défini? À quoi ressemblait il et sa vie était elle soutenable avec seulement les composants en commun avec tout les êtres vivants?

Réponse simple : On ne sait pas.

Réponse élaborée : Il existe ce qu'on appelle la sélecton chimique -- concrêtement des réactions en chaine qui ont +/- de chance de se propager voire se concurencer ou au contraire s'émuler. Pas besoin que ça soit vivant au sens médical ou biologique. Ce n'est même pas à proprement parler de la prébiotique (= des réactions pouvant conduire à l'émergence du vivant). Mais ça existe (puisqu'on l'observer et même le reproduit en laboratoire) et évidemment qu'une chimie prébiotique a sans nul doute démarrer par de la sélection chimique. Ce qu'on ignore, c'est plutôt les pans entiers qui n'ont pas pu fossiliser pour connaître précisément les différntes étapes menant jusqu'à nos eucaryotes et procaryotes actuels. Ce qui n'empêche pas d'étudier certaines "cicatrices évolutives" (ex: l'actiité catalytique de l'ARN ribosomique et des viroïdes pointe fortement vers un passé lointain où les ribosomes étaient interchangeables avec nos enzymes atuelles, d'autant pire qu'aucune cellule ne semble aujourd'hui capable de se passer de l'ARNr pour traduire ses protéines) et de spéculer sur plusieurs (plein de) possibilités pour faire de la prébiotique puis des protocellules et finalement LUCA et ses descendants.

NB: Un peu comme la gravité gouverne aussi bien la naissance et mort des étoiles, planètes, galaxies, trous noirs et autres aggrégats, pour des résultats extrêmement divers comprenant les comètes, la pluie, les barrages hydroélectriques, l'atome de fer, la stratigraphie... Tout ça grâce à la gravité.

[ThM55]

Mais est-ce vrai que la vie colonise absolument tous les milieux? Si je vais au centre du continent antarctique, vais-je y trouver de la vie, ne serait-ce qu'une vie microbienne? Est-elle adaptée à un écosystème local?

[sigh]

On trouve de la vie au milieu de l'Antarctique, oui. Et même à plusieurs kilomètres sous nos pieds. Et même au coeur de nos réacteurs nucléaires.

Tant que ça reste dans la fourchette des extrêmes que le vivant a su conquérir jusqu'ici.

[Flyingbike]

Alors attention.

Un article avait annoncé avoir trouvé des bactéries dans de l’eau de réacteur en activité.
https://www.mdpi.com/2076-2607/8/12/1857

Dans ce papier il n’y a aucune preuve que les bactéries sont vivantes. On retrouve des macromolécules en metagenomique et proteomique. Ça ne veut rien dire de plus.
Le titre est usurpé (tout comme la reprise par les média)

De façon générale, quand on cherche la vie dans des conditions extrêmes, on se heurte à deux problèmes :
-La confusion entre «*détecter des macromolécules du vivant*» et «*détecter de la vie*» (ie une activité métabolique, croissance, reproduction, etc)
-l’observation d’événements artefactuels, liés à des contaminations et à la trop grande sensibilité de certaines méthodes. Par exemple un papier avait annoncé avoir trouvé des bactéries dans le placenta. Il a depuis été plus solidement confirmé que physiologiquement on n’en trouve pas.

[sighing]

C'est une croissance bactérienne qui a été testée dans cette publi : https://www.mdpi.com/2076-2607/11/8/1871

2.3. Characterization of Survival to Irradiation
Isolated microorganisms were grown in a liquid LB medium and propagated twice in subcultures to obtain clonal pure microorganisms. On the day before irradiation, when the stationary phase was reached, 2 mL of each culture was centrifuged at 20,000× g for 5 min at room temperature. The supernatant was discarded. The pellet was washed twice with sterile 0.9% NaCl and resuspended in 1 mL of sterile 0.9% NaCl. Bacteria density was counted using a Malassez cell. Then, a volume corresponding to 106 cells was immediately sampled and centrifuged. A volume of 200 µL of sterile liquid LB medium or sterile 0.9% NaCl medium was added to the pellet. Cells were resuspended and transferred to sealed plates, which were stored overnight at 4 °C. They were irradiated at a dose rate of 2200 Gy/h using 60Co sources at room temperature (ARC-Nucléart, CEA, Grenoble) for 5.5, 13.6, 27.3, and 41 min, integrating respective total doses of 200, 500, 1000, and 1500 Gy. A control culture (0 Gy) was treated under the same conditions. After irradiation, bacteria were spread on LB agar plates at two different dilutions corresponding to 100 and 1000 cells per plate and incubated at 28 °C to allow for the growth of colony-forming units. Experiments were performed in duplicate. When bacterial growth appeared on the control plate, after a minimum of one week, the colonies were counted and compared with the control to assess the percentage of survival. Escherichia coli and Deinococcus radiodurans were also tested under the same conditions as non-radiotolerant and highly radiotolerant control species, respectively.

Avec des positifs :

In the LB medium, several bacterial isolates were able to withstand a dose of 200 Gy, while a smaller number were able to withstand 1 kGy (Figure 2). In this case, four groups could be distinguished. The first very tolerant group included M. luteus, K. koreensis, and P. vagans. They withstood irradiation of 500 Gy with 50–93% survival and irradiation of 1 kGy with 4–37% survival, with M. luteus surviving at an even higher dose. The second group contained bacteria that withstood 500 Gy irradiation with 2–14% survival but showed no survival at 1 kGy. These bacteria were Leifsonia sp., K. koreensis isolate 006 b, N. niigatensis, B. agri, and two isolates of Pantoea. The third group withstood 200 Gy with 32–54% survival but showed no growth after 500 Gy. It included Leifsonia sp., G. bronchialis, and all the Bacillus strains. The last group consisted of Pelomonas sp., which showed survival similar to E. coli (Figure 2). Thus, isolates were generally more sensitive to irradiation under conditions of active metabolism than under the conditions of the resting cell assay.

[dr.Garou]

Juste pour note: il y a bien plus que 5 bases nucléiques utilisées par le vivant ( il suffit de jeter un œil sur la chaîne nucléique des ARNt pour le constater. Pour ce qui est des acides aminés, les organismes anciens en utilisaient moins que les organismes "modernes "; le code génétique à tendance à en ajouter au fil du temps. Au passage, tous les acides aminés présents dans les protéines ne sont pas forcément codés par le génome directement ( cas de la selenocysteine par exemple, mais de nombreux autres exemples existent ).