Des chercheurs de The University of Texas at Austin ont découvert que certaines archées Asgard, proches parentes des ancêtres de la vie complexe, peuvent tolérer et utiliser l'oxygène. Cette découverte résout un casse-tête de longue date sur la manière dont des microbes dépendants de l'oxygène et des microbes l'évitant ont formé le partenariat qui a conduit aux eucaryotes. Les preuves, publiées dans Nature, suggèrent que la vie complexe est apparue dans des environnements oxygénés après le Grand Événement d'Oxydation.
Pendant des décennies, les scientifiques ont théorisé que la vie complexe, incluant les plantes, les animaux et les champignons, est issue d'une fusion entre deux microbes distincts : un archéon et une bactérie. Le défi principal était de réconcilier les besoins en oxygène de ces partenaires, l'un étant censé en avoir besoin tandis que l'autre l'évitait. Désormais, une étude menée par Brett Baker, professeur associé de sciences marines et de biologie intégrative à The University of Texas at Austin, fournit des preuves que le partenaire archéen pouvait gérer l'oxygène. La recherche s'est concentrée sur les archées Asgard, des microbes considérés comme des cousins évolutifs des ancêtres des eucaryotes. Bien que de nombreuses Asgard habitent des milieux pauvres en oxygène comme les cheminées hydrothermales profondes, l'équipe a découvert que celles les plus étroitement liées aux eucaryotes prospèrent dans des zones oxygénées, telles que les sédiments côtiers peu profonds et la colonne d'eau. «La plupart des Asgard vivantes aujourd'hui ont été trouvées dans des environnements sans oxygène», a expliqué Baker. «Mais il s'avère que celles les plus étroitement liées aux eucaryotes vivent dans des endroits avec de l'oxygène... et elles possèdent de nombreuses voies métaboliques utilisant l'oxygène. Cela suggère que notre ancêtre eucaryote avait probablement ces processus aussi». Cette découverte s'aligne sur l'histoire géologique de la Terre. Il y a plus de 1,7 milliard d'années, les niveaux d'oxygène étaient bas jusqu'à ce que le Grand Événement d'Oxydation provoque une hausse brutale. Peu après, quelques centaines de milliers d'années plus tard, les premiers microfossiles eucaryotes apparaissent dans les archives. «L'oxygène est apparu dans l'environnement, et les Asgard s'y sont adaptées», a déclaré Baker. «Elles ont trouvé un avantage énergétique à utiliser l'oxygène, puis ont évolué en eucaryotes». Le modèle dominant postule que les eucaryotes se sont formés lorsqu'un archéon Asgard a engulfé symbiotiquement une alphaprotéobactérie, qui a évolué en mitochondries pour la production d'énergie. Pour étayer cela, les chercheurs ont séquencé plus de 13 000 génomes microbiens de sédiments marins, doublant presque la diversité Asgard connue. Ils ont identifié des groupes comme Heimdallarchaeia comme particulièrement proches des eucaryotes. À l'aide de l'outil d'IA AlphaFold2, l'équipe a analysé les structures protéiques, révélant des similitudes entre les enzymes de Heimdallarchaeia et celles des eucaryotes pour le métabolisme à base d'oxygène. La co-auteure Kathryn Appler, chercheuse postdoctorale à l'Institut Pasteur, a noté : «Ces archées Asgard sont souvent manquées par le séquençage à faible couverture... L'effort massif de séquençage... nous a permis de voir des schémas invisibles avant cette expansion génomique». L'étude élargit la compréhension de la façon dont l'oxygène a favorisé l'émergence de la vie complexe, sans spéculer sur les étapes évolutives ultérieures.