Du premier être vivant aux cellules à ADN

Le plus ancien ancêtre commun à tous les êtres vivants s'appelle LUCA, pour Last Universal Common Ancestor et par analogie avec l'australopithèque Lucy.

Nous connaissons trois grands domaines du vivant : les bactéries, les eucaryotes et les archébactéries (qui contrairement à leur nom, sont extrêmement différentes des bactéries). Grâce aux progrès de la biologie moléculaire, on s'est aperçu, en observant les molécules du vivant chez tous les organismes, qu'elles présentent des points communs, mémoire fossilisée de leur lointain ancêtre. En comparant les mécanismes fondamentaux du vivant dans les trois domaines il est alors possible de définir "le plus petit dénominateur commun aux trois" : LUCA.

Un être à ARN de près de 4 milliards d'années

Quand est apparu LUCA ? Les plus anciennes traces de vie ont jusqu'à 3,8 milliards d'années, probablement des cyanobactéries (capables de réaliser la photosynthèse).

LUCA, l'ancêtre commun à tous les êtres vivants devait posséder un génome ARN. On peut imaginer que celui-ci était entouré d'une membrane possédant des voies de passage pour les nutriments et mais aussi pour les ions afin de garder un milieu intérieur stable.

Or, si ces êtres sont des bactéries, LUCA était là avant.

Hélas, il ne reste pratiquement aucun espoir de retrouver du vivant de plus de 4 milliards d'années : la Terre a connu une histoire géologique mouvementée, les sols se sont érodés, et l'oxygène atmosphérique réduit les molécules organiques.

Les trois grandes lignées du vivant possèdent le même système de synthèse des protéines, qui utilise l'ARN. En revanche, elles diffèrent sur le système de réplication de l'ADN. Cela signifierait que les mécanismes réplicatifs sont apparus après la séparation des trois lignées. LUCA devait donc posséder un génome à ARN.

Vers l'ADN

LUCA, au carrefour des 3 domaines du vivant.

Pourtant, aujourd'hui, tous les êtres vivants possèdent un génome fait d'ADN. La différence ? L'ADN et l'ARN diffèrent par un sucre (désoxyribose pour le premier, ribose pour le deuxième), une base azotée et surtout l'ADN, comparé à l'ARN, est beaucoup plus stable et solide du fait que la molécule soit "double".

Comment est il apparu ? Sous l'action d'enzymes, certains ARN ont pu se combiner entre eux, et former des ARN plus longs et donc fabriquer des peptides plus longs. Parmi eux, certains ont pu apporter de nouvelles propriétés, comme celle de fabriquer l'ADN.

3 lignées descendantes de 3 virus

Cet ADN aurait pu être "inventé" par des virus. On peut imaginer que des virus, à l'époque du RNA world, aient "créé" l'ADN puis aient intégré leur génome ADN au sein des cellules qu'ils infectaient.

L'hypothèse de Patrick Forterre, du CNRS, est que les trois lignées du vivant ont été fondées par trois virus différents qui auraient remplacé les génomes à ARN par leur génome à ADN. Les génomes à ADN étant plus stables, donc moins sensibles aux mutations, les premières cellules à ADN ont pu peu à peu supplanter les cellules à ARN empêchant ainsi l'apparition de nouvelles lignées par passage ARN/ADN. Dans ce cas, nous serions tous les descendants de virus !