Sujet :

Trouver l’origine de la cellule eucaryote.

Résumé :

Les origines de la cellule eucaryote, très complexe par rapport aux bactéries, restent un mystère. Pourtant, l’ADN droit permet une meilleure capacité d’adaptation et donc d’évolution qu’un ADN circulaire. Donc, c’est la structure de l’ADN qui doit avoir changé en premier.

Introduction :

Nous commençons par l’observation : ce qui distingue les eucaryotes des protistes, ce sont les mitochondries. Les eucaryotes en ont, alors que les protistes n’en ont pas. Ensuite, nous comparons les procaryotes et les protistes : les procaryotes ont un arrangement d’ADN circulaire alors que l’arrangement des protistes est droit. Ces différences nous permettent de deviner comment elles sont apparues.

Le résultat :

L’évolution a ouvert l’ADN circulaire d’un procariote qui est devenu la première cellule à noyau.

Enfin, cette cellule a finalement acquis des mitochondries par symbiose avec des bactéries aérobies.

Revues littéraires :

Les biologistes ont compris la valeur des mitochondries. Ces organites à l’intérieur de nos cellules produisent de l’ATP, autrement dit de l’énergie. L’efficacité énergétique qu’ils donnent lors du traitement de l’oxygène est très ergonomique. Ils ont aussi compris que cela vient d’une symbiose avec une bactérie aérobie. Mais pendant longtemps, ils ont négligé les protistes.

Les protistes sont des cellules nucléées mais elles n’ont pas de mitochondries. Néanmoins, pendant logntemps les protistes étaient considérés comme des eucaryotes, c’est-à-dire des cellules nucléaires avec des mitochondries. Mais ce ne sont que des cellules nucléaires. Alors, qu’est-ce qui s’est passé ? Les protistes auraient été débarrassés de leurs mitochondries ? Se débarrasser d’un système très ergonomique n’est pas logique. Ce qui est logique, c’est de l’acquérir et non de s’en débarrasser. Ainsi, les protistes sont des cellules nucléées qui n’ont pas acquis de mitochondries. Ce sont des cellules nucléées n’ayant fait aucune symbiose avec les bactéries aérobies. Bref, ce sont des espèces primitives. Elles sont arrivées avant les eucaryotes. La cellule eucaryote n’est qu’une de leur évolution. Une évolution qui avait dit : « J’ai besoin de traiter l’oxygène ! »

Mais comment cette évolution est-elle apparue ? À cause de l’environnement. Un environnement qui change. Une déglaciation ! Probablement une des déglaciations du cryogène. Une déglaciation est beaucoup plus rapide que son contraire. Par conséquent, une déglaciation introduit un changement climatique global et brutal. La déglaciation fournit non seulement de l’ozone dans l’atmosphère, mais aussi de l’eau oxygénée dans les océans et les mers. Cependant, l’oxygène est perturbateur, surtout s’il est instable comme c’est le cas avec le peroxyde d’hydrogène.

« Ce n’est pas la plus forte des espèces qui survit, ni la plus intelligente. C’est celle qui s’adapte le mieux au changement.» Charles Darwin

Reconstitution :

Voici donc la cellule à noyau qui lutte avec l’oxygène. C’est la lutte pour la survie. Dans ces eaux, le protiste doit évoluer ou disparaître. Par conséquent, beaucoup sont ceux qui disparaissent. Mais certains luttent contre l’oxygène pour survivre et le seul moyen efficace est d’utiliser les bactéries aérobies pour le neutraliser. Ceux qui le font survivent et évoluent. En conséquence, ils symbiosent avec ces bactéries qui deviennent des mitochondries.

Bref, c’est la nécessité qui a amené la symbiose mitochondriale. Elle est apparue après les cellules du noyau. Mais ce n’est pas ce qui a créé les cellules nucléées. Celles-ci existaient déjà depuis longtemps. Elles existaient depuis les protistes.

Discussion :

Voici donc les protistes : ce sont des cellules nucléées mais elles n’ont pas de mitochondries parce qu’elles n’ont pas symbiosé avec des bactéries aérobies. Les eucaryotes l’ont fait, mais pas les protistes. Les eucaryotes sont donc une évolution d'anciens protistes. Des protistes qui ont finalement symbiosé suite aux changements de l’environnement.

Mais comment les premières cellules à noyau sont-elles arrivées ? Il faut revenir au contexte : dans cette époque ancienne, il n’y avait que des bactéries, des archées et des virus. Donc, il n’y avait que de l’ADN en boucle. Actuellement, les ADN des cellules à noyau sont ouverts en brins droits qui sont enfermés dans une enveloppe. Ainsi, le règne des vivants s’est amélioré de l’ADN fermé et circulaire des procaryotes à l’ADN ouvert et droit des protistes !

Mais comment un tel changement a-t-il pu se produire? Réponse : avec le changement de l’environnement... comme toujours! Mais quel environnement peut causer un tel changement? Réponse : une autre déglaciation. Cette fois, c’était la déglaciation de l’Huronien. En effet, le peroxyde d’hydrogène est un perturbateur. En se versant dans l’eau après le dégel, il affecte les vivants, autrement dit non seulement les bactéries ou les archées... mais aussi les virus ! Ainsi, lors d’une déglaciation, le nombre de virus perturbés augmente fortement. Par conséquent, l’augmentation du taux de mutations rend probable ce qui est improbable, autrement dit, la mutation qui change tout ! Les mutations spontanées sont rares, aléatoires et dangereuses à moins qu’un mutagène ne perturbe l’environnement. Elles deviennent donc inévitables. Cela ne signifie pas qu’il y aura des évolutions mais des perturbations,... à moins que ces perturbations ne soient généralisées et constantes ! Dans ce cas, la probabilité d’une mutation spontanée avantageuse augmente avec le taux de mutations jusqu’à devenir inévitable. Voici le fameux : « ça ne pouvait qu’arriver ».

Les mutagènes sont généralement des composés chimiques, des rayonnements ou des virus. Les deux premières causes donnent des conséquences aléatoires désorganisées puisque l’ADN est altéré n’importe où alors qu’une attaque virale est plus ciblée. Or, en combinant deux phénomènes, le changement environnemental et l’attaque virale, nous obtenons une probabilité beaucoup plus élevée de mutations avantageuses. Dans ce cas, les procaryotes sont attaqués par des virus « endommagés », autrement dit : des virus dont l’attaque ciblée sur le matériel génétique ne peut qu’échouer ! Il y aura donc tôt ou tard un avantage génétique. Un avantage qui permettra à la cellule de s’améliorer. Le but est de comprendre cette amélioration grâce aux conséquences qu’elle a générées : l’apparition de la cellule du noyau, c’est-à-dire une cellule capable de se compartimenter, créant ainsi un réseau fibreux, créant ainsi une nouvelle protéine, créant ainsi un nouveau ribosome dont le code est dans l’ADN ! Un ADN qui a changé à la suite d’une mutation spontanée.

En effet, une attaque virale a probablement ouvert le code ADN d’une archée. Cependant, elle n’a pas tué l’archée puisque l’attaque a été perturbée par l’oxygène. Mais cela affecta l’archée qui n'a pas pu refermer son ADN car « quelque chose » y était introduit. Donc il est resté définitivement ouvert. Mais l'archée, bien que malade, a néanmoins survécu. Elle s’est adaptée parce que ce « quelque chose » lui a donné un avantage sélectif qui lui a permis de s’adapter à l’oxygène. Un avantage qui donne aussi la possibilité de tisser un réseau fibreux à l’intérieur de la cellule et de guérir les archées en fermant leur ADN avec une enveloppe.  Ainsi, la médecine doit être accompagnée de la maladie, ce qui a permis à l’archée de survivre et de compartimenter son propre corps. Ainsi, elle évolua et la cellule devint plus complexe. Ainsi apparurent des membranes qui divisent la cellule. L’un d’eux est le noyau. Il entoure l’ADN pour fermer les brins, bien que l’ADN reste ouvert. Cette nouvelle disposition apporte une plus grande adaptabilité puisque l’ADN ouvert s’adapte plus facilement aux changements alors qu’un ADN circulaire est sourd et aveugle : il ne change pas aussi facilement.

En général, les procaryotes n’ont qu’une seule molécule d’ADN circulaire et donc qu’une seule origine de réplication (l’unité de réplication à deux brins d’ADN). Les eucaryotes ont plusieurs origines de réplication sur chaque chromosome. Cela fait plusieurs « ori » (sites promoteurs) par réplication (plus petite unité d’ADN reproductible)... sur chaque chromosome ! Cela fait beaucoup d'ori. Ainsi, le procaryote ne présente habituellement qu’un seul site de réplication pouvant modifier son ADN. Par conséquent, ses chances de développement sont faibles. Donc, il évolue très lentement. La cellule à noyau, par contre, avec ses nombreuses « entrées » (ori), permet plus de possibilités de mutations. Ainsi, ses chances d’évolution sont plus grandes. Cependant, cela nécessite aussi des mécanismes de contrôle pour maintenir un ADN viable. Ainsi, un ADN ouvert (droit) est plus susceptible d’évoluer qu’un ADN circulaire.

Conclusion :

Ainsi apparaît une nouvelle forme de vie, le protiste. C’est la première cellule à noyau. Et comme elle s’adapte plus facilement, l’évolution va faire un bond en avant. Ainsi apparaissent de nouveaux composés d’ARN qui permettent une meilleure gestion de l’information. Le RNA Messenger entre autres qui devient de plus en plus complexe. Ainsi, la nouvelle cellule devient de plus en plus autonome et elle grandit pour contenir tous les nouveaux compartiments.

Conflits d’intérêt :

Cette théorie est liée à un livre : « Les origines de la vie ». Ce livre appartient à un catalogue intitulé « Les Enseignements de l’Ange ». Cette collection a beaucoup de théories. Donc, il y a conflit d’intérêts : avoir raison fait des ventes alors qu’avoir tort fait des idiots ! Cela peut conduire à des erreurs humaines. Il faut donc faire preuve de prudence : parce que le conflit est inévitable, ces observations ne peuvent être validées que si elles sont confirmées par des pairs.

Le débat :

La science est étrange : nous faisons des découvertes extraordinaires mais comme nous ne les comprenons pas, nous ratons souvent de petites merveilles. Voici un exemple : les perturbations conduisent à des adaptations. Le grand événement d’oxygénation est celui qui pousse le plus les microbes vers l’évolution. Et dans cet événement, les faits saillants ont été des déglaciations. Deux périodes sont marquantes : le Huronien et le Cryogénien. Les deux ont donné des déglaciations globales et chacune est liée à une évolution microbienne : l’apparition des protistes pour le premier et celle des eucaryotes pour le second.