Les cellules complexes qui sous-tendent les animaux et les plantes possèdent une vaste collection de ce qu’on appelle des organites, des compartiments entourés de membranes qui remplissent des fonctions spécialisées. Deux d’entre eux se sont formés grâce à un processus appelé endosymbiose, dans lequel un organisme autrefois libre est incorporé dans une cellule. Il s’agit de la mitochondrie, où une ancienne bactérie se charge désormais de convertir l’énergie chimique en formes utiles, et du chloroplaste, où se déroule la photosynthèse.
Le fait qu’il n’existe que quelques cas d’organites ayant évolué par endosymbiose suggère qu’il s’agit d’un événement extrêmement rare. Pourtant, les chercheurs ont peut-être découvert un nouveau cas dans lequel un organite dédié à la fixation de l’azote de l’atmosphère est en train d’évoluer. L’organite résultant, appelé nitroplaste, est encore en cours de spécialisation.
Obtenir de l’azote
L’azote est l’un des éléments essentiels à la vie. Chaque base d’ADN, chaque acide aminé d’une protéine contient au moins un, et souvent plusieurs, atomes d’azote. Mais l’azote est extrêmement difficile à obtenir pour la vie. N2 Les molécules sont peut-être extrêmement abondantes dans notre atmosphère, mais elles sont extrêmement difficiles à briser. Les enzymes qui le peuvent, appelées nitrogénases, ne se trouvent que dans les bactéries et ne fonctionnent pas en présence d’oxygène. D’autres organismes doivent puiser l’azote dans leur environnement, ce qui explique en partie pourquoi nous utilisons autant d’énergie pour fournir des engrais azotés à de nombreuses cultures.
Certaines plantes (notamment les légumineuses) peuvent cependant obtenir de l’azote via une relation symbiotique avec des bactéries. Ces plantes forment des nodules spécialisés qui fournissent un habitat aux bactéries productrices d’azote. Cette relation est une forme d’endosymbiose, dans laquelle les microbes s’installent à l’intérieur du corps ou des cellules d’un organisme, chaque organisme fournissant généralement les produits chimiques dont l’autre a besoin.
Dans des cas plus extrêmes, l’endosymbiose peut devenir obligatoire, aucun organisme ne pouvant survivre sans l’autre. Chez de nombreux insectes, les endosymbiontes sont transmis à la progéniture lors de la production d’œufs, et les microbes eux-mêmes manquent souvent de gènes clés qui leur permettraient de vivre de manière indépendante.
Mais même des états comme celui-ci ne correspondent pas à la situation observée dans les mitochondries et les chloroplastes. Ces organites sont parfaitement intégrés dans la cellule, dupliqués et distribués lorsque les cellules se divisent. Ils ont également un génome minimal, la plupart de leurs protéines étant fabriquées par la cellule et importées dans les organites. Ce niveau d’intégration est le produit de plus d’un milliard d’années d’évolution depuis le début de la relation endosymbiotique.
Il s’agit également d’un processus apparemment difficile, en raison de son apparente rareté. Au-delà des mitochondries et des chloroplastes, il n’existe qu’un seul exemple confirmé d’endosymbiose plus récente entre des eucaryotes et une espèce bactérienne. (Il existe un certain nombre de cas où des algues eucaryotes ont été incorporées par d’autres eucaryotes. Étant donné que ces cellules ont une génétique compatible, cela se produit à une fréquence plus élevée.)
C’est pourquoi trouver un autre exemple est une perspective si passionnante.