Des échantillons liquides de différentes espèces d’algues étudiées dans l’étude, tous stockés dans la collection de cultures d’algues de l’université de Göttingen. Crédit : Tatiana Darienko
D’ACCORD
Une équipe de recherche de l’université de Göttingen mène une enquête sur l’émergence de la multicellularité.
De tous les organismes qui effectuent la photosynthèse, les plantes terrestres possèdent les corps les plus complexes. Comment est née cette morphologie ? Une équipe de scientifiques dirigée par l’Université de Göttingen a plongé en profondeur dans l’histoire évolutive de la complexité morphologique chez streptophytesqui comprennent des plantes terrestres et de nombreuses algues vertes.
Leurs recherches leur ont permis de remonter le temps pour étudier des lignées apparues bien avant l’existence des plantes terrestres. Leurs résultats révisent la compréhension des relations d’un groupe d’algues filamenteuses colonisatrices terrestres beaucoup plus anciennes que les plantes terrestres. À l’aide de données modernes de séquençage génétique, les chercheurs identifient l’émergence de la multicellularité il y a près d’un milliard d’années. Les résultats ont été publiés dans la revue Biologie actuelle.
La diversité et l’adaptabilité des Klebsormidiophyceae
L’étude s’est concentrée sur Klebsormidiophycées, une classe d’algues vertes connue pour sa capacité à coloniser divers habitats dans le monde entier. L’équipe de chercheurs a procédé à un échantillonnage approfondi, étudiant des habitats allant des ruisseaux, rivières et rives de lacs aux tourbières, sols, roches naturelles, écorces d’arbres, sites post-miniers acides, dunes de sable, murs urbains et façades de bâtiments.
Image au microscope de l’algue filamenteuse Klebsormidium crenulatum, une algue terrestre très résistante au dessèchement en raison de sa paroi cellulaire épaisse. (l’échelle est de 10 µm, correspondant à 0,01 mm). Crédit : Tatiana Darienko
« C’est vraiment fascinant de constater que ces petits organismes robustes présentent une telle diversité morphologique et sont également extrêmement bien adaptés pour vivre dans des environnements parfois très difficiles », déclare le Dr Tatyana Darienko, de l’Institut de microbiologie et de génétique de l’Université de Göttingen. Cet échantillonnage complet visait à créer une carte de répartition mondiale des Klebsormidiophyceae, en mettant l’accent sur leur adaptabilité, leur importance écologique et leur diversité cachée. Sur la base de données génétiques calibrées par des fossiles, les chercheurs ont réalisé des « analyses d’horloge moléculaire ».
Surmonter les défis grâce à la phylogénomique
En approfondissant l’histoire évolutive complexe des Klebsormidiophyceae, les chercheurs ont dû relever des défis pour résoudre les relations phylogénétiques à l’aide de marqueurs traditionnels. Pour surmonter ce problème, ils ont utilisé des centaines de gènes obtenus à partir des transcriptomes de 24 isolats provenant de différents continents et habitats.
« Notre approche, connue sous le nom de phylogénomique, consistait à reconstruire l’histoire évolutive en prenant en compte des génomes entiers ou de grandes fractions de génomes », explique le Dr Iker Irisarri, de l’Institut Leibniz pour l’analyse des changements de la biodiversité. « Cette méthode extrêmement puissante peut reconstruire les relations évolutives avec une très grande précision. »
Image au microscope de l’algue multicellulaire Streptosarcina Arenaria, une autre algue terrestre, qui habite les zones sèches et tropicales. (l’échelle est de 10 µm, correspondant à 0,01 mm). Crédit : Tatiana Darienko
Découvrir les racines de la multicellularité chez les streptophytes
Leurs recherches ont révélé un nouvel arbre de vie phylogénomique pour les Klebsormidiophyceae, divisé en trois ordres. « Cette plongée profonde dans le cadre phylogénomique et notre horloge moléculaire a dévoilé l’ancien ancêtre de Klebsormidiophyceae – une entité multicellulaire prospérant il y a des millions d’années dont les descendants ont commencé à se diviser en trois branches distinctes il y a plus de 800 millions d’années », explique Maaike Bierenbroodspot, doctorante en bioinformatique appliquée. , Université de Göttingen.
Ces résultats ont été utilisés pour explorer l’histoire évolutive de la multicellularité au sein des streptophytes. L’étude a montré qu’un ancien ancêtre commun des plantes terrestres, d’autres algues streptophytes et des Klebsormidiophyceae était déjà multicellulaire. Le professeur Jan de Vries, de l’Institut de microbiologie et de génétique de l’université de Göttingen, conclut : « Cette découverte met en lumière le potentiel génétique de multicellularité chez les streptophytes, indiquant une origine ancienne de ce trait crucial il y a près d’un milliard d’années. »
