Dix milliards de générations avant nous

SCIENCE AU QUOTIDIEN / Dans le livre de David Suzuki L'Équilibre sacré, il est mentionné : «toutes les formes de vie présentes aujourd’hui sur la planète descendent d’une même cellule, née dans les océans voilà peut-être 3,8 milliards d’années». Je trouve cette information vraiment extraordinaire. J’aimerais savoir si elle est acceptée par tous les scientifiques du domaine. Pourriez-m’en dire un peu plus ?», demande Daniel Mercier.

Si l’on remonte dans le temps, on finira par arriver à l’époque où les premiers Homo sapiens modernes sont apparus, il y a environ 150 000 ans. Tous les humains actuels, absolument tous, descendent de cette petite population qui vivait en Afrique — c’est ce que l’on nomme notre «dernier ancêtre commun», ou DAC pour faire court. Si l’on remonte encore plus loin, on tombe éventuellement sur un ancêtre commun non seulement à toute l’humanité mais aussi au chimpanzé, soit un primate qui vivait il y a 6 à 7 millions d’années. Encore un peu plus loin, à environ 8 millions d’années (Ma) avant nos jours, et on arrive à un ancêtre commun à l’humanité, au chimpanzé et au gorille [https://go.nature.com/34hhmxR].

Et ainsi de suite : plus on remonte dans le passé, plus la «famille» s’agrandit. À 100 millions d’années avant aujourd’hui, par exemple, vivait un petit animal semblable aux rongeurs actuels duquel descendent tous les mammifères [https://go.nature.com/2WsAkyO]. Plus loin encore dans le passé, on finit par obtenir un «arbre généalogique» qui inclut tous les animaux, poissons et invertébrés inclus. Et pour tout dire, nous avons aussi un DAC (il y a 1,5 à 2 milliards d’années) avec toutes les plantes et les champignons puisque nos cellules partagent plusieurs caractéristiques avec les leurs — noyau cellulaire où est conservé l’ADN, un cytosquelette qui sert de «charpente» à la cellule, ainsi que différentes structures spécialisées qui remplissent des tâches semblables tant chez les plantes que chez les animaux. Ensemble, ces êtres forment une immense famille appelée eukaryotes, du grec «vrai noyau».

On connaît seulement deux autres «grandes familles» de la sorte sur Terre : les bactéries et les archées (des unicellulaires qu’on a longtemps rangés avec les bactéries mais qui sont en réalité très, très différents). Toutes les formes de vie connues appartiennent à l’un ou l’autre de ces trois ensembles. Et oui, les scientifiques pensent que malgré leurs énormes différences, toutes ces formes de vie partagent bel et bien un ancêtre commun.

Une des preuves les plus fortes que nous descendons tous de la même cellule (ou de la même colonie de cellules) est le «code génétique». Les gènes, comme on l’a déjà vu dans cette rubrique, sont essentiellement des «recettes de protéine». Et une protéine, c’est une chaîne de molécules nommées acides aminés, dont il existe une vingtaine de sortes différentes. Pour que la protéine remplisse son rôle, la chaîne d’acides aminés (qui peut avoir plusieurs centaines de «maillons» de long !) doit être assemblée dans un ordre exact, faute de quoi elle n’aura pas les bonnes caractéristiques physico-chimiques.

C’est cette information (l’ordre d’assemblage des acides aminés) que les gènes conservent. Et c’est pour cette raison que l’ADN est lui aussi une molécule faite comme une chaîne.

Or que vous soyez un primate, un insecte, un arbre ou une bactérie, cette information est stockée de la même manière. La chaîne de l’ADN est toujours composée des quatre mêmes sortes de maillon, que les généticiens désignent par les premières lettres du nom chimique — soit A, C, G et T pour adénine, cytosine, guanine et thymine. D’un bout à l’autre de la vie terrestre, la cellule «lit» la chaîne de la même façon, soit trois maillons à la fois (on appelle ça des codons). De la plus humble bactérie jusqu’aux cellules humaines, les mêmes combinaisons de trois «maillons» correspondent aux mêmes acides aminés, et les mêmes combinaisons indiquent l’endroit du génome où la «recette de protéine» commence et celui où elle se termine.

Il peut y avoir plus d’une combinaison qui désigne la même chose puisque ce système permet 64 trios différents alors qu’il y a seulement 20 acides aminés (plus les codons «début» et «stop»), mais le code est essentiellement le même pour tous les êtres vivants. Par exemple, les combinaisons AAG et AAA correspondent à un acide aminé nommé lysine pour toutes les cellules — les nôtres, celles des plantes, les bactéries et archées, toutes. De même, les codons TAG, TAA et TGA signalent toujours la fin de la «recette» chez toutes les formes de vie connues.

En outre, les mécanismes par lesquels cette information est utilisée sont les mêmes dans toutes les cellules. Les organismes génétiquement modifiés (OGM) en sont d’ailleurs de belles illustrations. Par exemple, les fameuses semences de maïs «RoundUp Ready» sont conçues pour résister à un puissant herbicide, le glyphosate, qui détruit pratiquement toutes les plantes. Mais on a introduit dans le maïs OGM un gène de bactérie qui code pour une protéine qui contrecarre l’action du glyphosate — le gène en question a été découvert dans les années 1980, chez des bactéries qui vivaient dans un fossé situé à côté d’une usine de glyphosate et qui prospéraient malgré la pollution. Or même si les bactéries et les plantes sont des organismes extrêmement différents, la machinerie cellulaire du maïs est capable de lire le gène bactérien et d’en tirer une protéine.

Notons aussi qu’on a découvert une trentaine de gènes qui sont communs (dans des variantes différentes, mais quand même) à tous les organismes vivants [http://bit.ly/2q774BH], ce qui suggère aussi fortement une origine commune.

Les scientifiques ne s’entendent pas tous sur la forme que pouvait avoir ce fameux DAC universel. Était-ce vraiment une seule cellule ou une petite colonie ? Vivait-il dans des conditions extrêmes, comme proche d’une source thermale au fond des océans, ou dans des milieux plus cléments ? Ce sont des questions encore ouvertes. Mais l’existence de ce DAC universel, elle, n’est pas remise en question.

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Précision : une version antérieure de ce texte été modifiée pour changer le nom du «maillon» de l'ADN qu'est la cytosine (et non la cyanine comme il était écrit précédemment).

La date d'apparition des Homo sapiens moderne (150 000 ans au lieu de 50 000) a également été corrigée.