John Tower, biologiste moléculaire à l'USC Dornsife, propose une nouvelle règle biologique axée sur « l'instabilité sélectivement avantageuse » (SAI), qui suggère qu'une certaine instabilité dans les systèmes biologiques offre des avantages évolutifs. Ce principe remet en question la préférence conventionnelle pour la stabilité, indiquant que l'instabilité peut contribuer à la diversité génétique, à l'évolution et même au vieillissement.
USC Le biologiste moléculaire de Dornsife, John Tower, suggère que si les êtres vivants préfèrent généralement la stabilité pour conserver l'énergie et les ressources, l'instabilité peut également jouer un rôle crucial.
Un biologiste moléculaire de l’USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences a peut-être trouvé une nouvelle « règle de la biologie ».
Une règle de la biologie, parfois appelée loi biologique, décrit un modèle ou un truisme reconnu parmi les organismes vivants. La règle d'Allen, par exemple, stipule que parmi les animaux à sang chaud, ceux trouvés dans les zones plus froides ont des membres plus courts et plus épais (pour conserver la chaleur corporelle) que ceux des régions plus chaudes, qui ont besoin de plus de surface corporelle pour dissiper la chaleur.
Le zoologiste Joel Allen a formulé cette idée en 1877, et bien qu'il n'ait pas été le premier ni le dernier à présenter une règle de biologie, sa règle est l'une des rares à être acceptée par les scientifiques.
Aujourd'hui, John Tower, professeur de sciences biologiques à l'USC Dornsife, pense avoir découvert une autre règle de la biologie. Il a publié son idée le 16 mai dans la revue Frontières du vieillissement.
La vie peut exiger de l'instabilité
La règle de Tower remet en question les idées reçues de longue date selon lesquelles la plupart des organismes vivants préfèrent la stabilité à l'instabilité, car la stabilité nécessite moins d'énergie et moins de ressources. Par exemple, les hexagones apparaissent fréquemment dans la nature – pensez aux nids d’abeilles et aux yeux d’insectes – parce qu’ils sont stables et nécessitent le moins de matériau pour recouvrir une surface.
Tower centre sa règle sur l'instabilité, en particulier sur un concept appelé « instabilité sélectivement avantageuse » ou SAI, dans lequel une certaine volatilité des composants biologiques, tels que les protéines et le matériel génétique, confère un avantage aux cellules.
Dans cette simulation informatique d'une structure auto-réplicative, le carré rose représente le signal pour dégrader la connexion entre la structure « parent » (à gauche) et sa « progéniture » (à droite). Cette dégradation est un exemple d’instabilité bénéfique des structures biologiques. Crédit : Avec l’aimable autorisation de John Tower
Tower pense que SAI est un élément fondamental de la biologie. « Même les cellules les plus simples contiennent des protéases et des nucléases et dégradent et remplacent régulièrement leurs protéines et leurs ARN, ce qui indique que le SAI est essentiel à la vie », explique-t-il.
Il affirme que SAI joue également un rôle clé dans l'évolution.
Au fur et à mesure que les cellules vaquent à leurs occupations, construisant et dégradant divers composants instables, explique-t-il, elles existeront dans l'un des deux états suivants : un état avec un composant instable présent et un état dans lequel le composant instable est absent.
La sélection naturelle peut agir différemment sur les deux états cellulaires. « Cela peut favoriser le maintien à la fois d'un gène normal et d'une mutation génétique dans la même population cellulaire si le gène normal est favorable dans un état cellulaire et la mutation génique est favorable dans l'autre état cellulaire », dit-il. Permettre cette diversité génétique peut rendre les cellules et les organismes plus adaptables.
L’ISC pourrait être à l’origine du vieillissement – et bien plus encore
Une instabilité sélectivement avantageuse peut également contribuer au vieillissement. La création puis le remplacement des composants instables au sein des cellules se font au détriment des matériaux et de l’énergie. Le décomposer peut également nécessiter une énergie supplémentaire.
De plus, étant donné que SAI définit deux états potentiels pour une cellule, permettant aux gènes normaux et mutés de coexister, si le gène muté est nocif, cela peut contribuer au vieillissement, explique Tower.
Outre l’évolution et le vieillissement, l’ISC a d’autres implications de grande envergure.
« Ces derniers temps, la science a été fascinée par des concepts tels que la théorie du chaos, la criticité, les modèles de Turing et la « conscience cellulaire », explique Tower. « La recherche dans le domaine suggère que le SAI joue un rôle important dans la production de chacun de ces phénomènes. »
En raison de son omniprésence apparente en biologie et de ses implications de grande envergure, la SAI pourrait être la règle la plus récente de la biologie, dit-il.
L'étude a été financée par l'Institut national sur le vieillissement.
