La façon dont la reproduction sexuelle est née a longtemps été un mystère, mais un modèle évolutif suggère que cela aurait pu commencer avec des cellules fusionnant pour augmenter leurs réserves alimentaires
Beaucoup de serpents de jarretière d'accouplement
Les oiseaux le font, quelques abeilles peuvent le faire – mais comment la reproduction sexuelle a-t-elle évolué en premier lieu? Un modèle évolutif suggère qu'il aurait pu commencer comme un moyen pour deux cellules de mettre en commun leurs ressources lorsque des environnements favorables deviennent durs.
«L'idée est que lorsque les temps deviennent durs, vous fusionnez avec une autre cellule», explique George Constable à l'Université de York, au Royaume-Uni. « Ensuite, vous avez cette grande cellule qui a plus de chances de survivre. »
L'évolution de la reproduction sexuelle est un mystère de longue date. Des cellules simples comme les bactéries échangent des bits d'ADN de plusieurs manières, mais elles ne s'engagent pas dans la reproduction sexuelle de la même manière que les cellules complexes, où deux cellules fusionnent les unes avec les autres et interagissent leurs génomes entiers.
Bien que la reproduction sexuelle présente un certain nombre d'inconvénients par rapport à la reproduction asexuée – comme avoir à trouver un compagnon – à long terme, les espèces qui peuvent mélanger leurs génomes ont un avantage majeur: certaines progénitures finissent par des mutations plus bénéfiques que les autres seuls, tandis que d'autres sont débarqués avec des mutations plus nocives et sont éliminés. En conséquence, très peu d'organismes ont complètement abandonné la reproduction sexuelle.
Cependant, les avantages de la reproduction sexuelle n'expliquent pas comment cela s'est produit en premier lieu, explique Constable. Un point de collation est que la reproduction sexuelle nécessite une fusion cellulaire, mais pourquoi les cellules fusionneraient-elles avant qu'ils ne développent la capacité de combiner leurs génomes?
Pour avoir un aperçu, son équipe a examiné les cellules complexes à cellule unique, les premiers organismes à faire évoluer la reproduction sexuelle. En fait, il est clair que la reproduction sexuelle a évolué très peu de temps après l'apparition des premières cellules complexes, et peut-être même en même temps.
Pour ces cellules, la reproduction sexuelle est généralement facultative et se produit lorsque l'environnement n'est plus favorable, explique Constable. Les cellules forment alors souvent un stade dormant, comme une spore.
De plus, alors que la reproduction sexuelle chez les animaux implique de minuscules fusion de spermatozoïdes avec des œufs beaucoup plus gros, dans les organismes unicellulaires, il implique deux cellules de tailles similaires. Cela signifie que la fusion des cellules crée une cellule plus grande.
Cela a conduit le biologiste évolutif Thomas Cavalier-Smith à suggérer que ces plus grandes cellules créées par la fusion seraient plus susceptibles de survivre pendant les moments difficiles en raison de leurs plus grandes réserves alimentaires. «Le modèle mathématique soutient cela», explique Constable.
Dans le modèle de son équipe, les petites cellules prospèrent dans un environnement bénin sont passées à un environnement sévère, où les plus grandes cellules ont un avantage de survie. Les cellules peuvent faire évoluer la fusion, mais on suppose qu'elles ne sont pas très bonnes au début. Les cellules modernes ont beaucoup de machines très évoluées pour la fusion, mais cela n'aurait pas existé très tôt.
Selon l'étude, qui n'a pas encore été évaluée par les pairs, l'évolution de la fusion cellulaire est privilégiée même si jusqu'à 86% des cellules qui essaient de fusionner. «La fusion cellulaire peut encore évoluer même avec un coût remarquablement élevé», explique Constable.
«Peut-être qu'il a raison», explique Andrew Pomiankowski à University College de Londres. « Mais je suis assez sceptique que ce soit la raison fondamentale derrière la fusion cellulaire. »
Si la fusion est un tel avantage, demande Pomiankowski, pourquoi les cellules simples ne le font-elles pas? Le constable, cependant, souligne que les cellules simples ont des parois cellulaires épaisses, donc pour elles, les coûts de fusion peuvent l'emporter sur les avantages.
Il existe également des raisons de penser qu'il existe des limites à la taille des cellules simples que seules les cellules complexes ont réussi à surmonter.
Nous ne pouvons jamais obtenir des réponses définitives sur l'origine de la reproduction sexuelle car il est très difficile d'étudier. «Je pense que nous ne savons tout simplement pas», explique Pomiankowski.
