Avant les plantes et les animaux, les champignons ont conquis la surface de la Terre

Eduward Ocaña, Ramon et Cajal à l’Université Ouverte de Catalogne (UOC).

« En tant que groupe, les champignons sont beaucoup plus anciens qu’on ne l’imaginait auparavant. Il est fort probable qu’ils existaient déjà il y a plus d’un milliard d’années, ce qui en fait l’un des groupes majeurs d’eucaryotes les plus anciens », a déclaré Ocaña. Cela signifie que les champignons (un règne comprenant les champignons, les moisissures et les organismes unicellulaires tels que les levures) sont antérieurs à la fois aux animaux (dont on pense qu’ils sont apparus il y a environ 600 millions d’années) et aux plantes terrestres multicellulaires (il y a environ 500 millions d’années).

Une chronologie révisée pour les origines de la vie

Contrairement aux plantes et aux animaux, les champignons laissent rarement derrière eux des fossiles en raison de leur structure douce et filiforme. Avec si peu de vestiges préservés, les scientifiques ont longtemps eu du mal à reconstituer leur histoire évolutive. Pour surmonter ce défi, les chercheurs ont utilisé une combinaison de trois sources complémentaires : le nombre limité de fossiles fongiques connus, les séquences génomiques de plus d’une centaine d’espèces et les données sur les transferts horizontaux de gènes – un processus inhabituel mais révélateur qui s’est avéré essentiel pour l’analyse.

Le transfert horizontal de gènes se produit lorsqu’un gène passe d’une espèce à une autre. « Quand un gène passe d’un organisme à un autre, cela nous indique que les deux existaient en même temps. Cela nous permet d’établir des délais relatifs, car tout parent de la lignée du donneur doit nécessairement être plus âgé que tout descendant de la lignée qui a reçu le gène », a expliqué Ocaña. En combinant les preuves de ces échanges génétiques avec d’autres outils de datation moléculaire et des modèles informatiques à grande vitesse, l’équipe a généré une chronologie évolutive beaucoup plus précise et détaillée pour plus de 100 espèces de champignons.

Champignons : les premiers pionniers de la vie sur terre

Les découvertes vont au-delà de l’identification de dates anciennes. Ils remodèlent notre compréhension des premiers écosystèmes terrestres de la Terre, qui sont mal représentés dans les archives fossiles. Selon Ocaña, « nos résultats montrent que les champignons étaient déjà présents sur les environnements terrestres il y a au moins 800 millions d’années et avaient des interactions écologiques avec les ancêtres des plantes terrestres multicellulaires, bien que nous ne soyons pas sûrs actuellement du degré de complexité de ces interactions. Ces ancêtres partageaient probablement des similitudes avec les groupes d’algues vertes qui sont évolutivement les plus proches des plantes terrestres multicellulaires, dont certains membres ont un certain degré d’adaptabilité aux milieux non aquatiques. environnements. »

Les champignons modernes forment des partenariats symbiotiques avec la plupart des plantes, leur fournissant des nutriments en échange de glucides. Ces relations anciennes, appelées mycorhizes, pourraient remonter à certaines des premières formes de vie terrestres. Bien avant l’apparition des plantes complexes, les champignons auraient pu aider les algues et les plantes primitives à s’adapter aux conditions terrestres tout en obtenant en retour de nouvelles sources d’énergie. « Si nous acceptons que les champignons ont joué un rôle déterminant dans la colonisation de la Terre par les plantes, notre théorie est que ce partenariat pourrait avoir commencé beaucoup plus tôt qu’on ne le pensait auparavant, dans des environnements similaires aux croûtes biologiques du sol ou aux tapis microbiens que nous avons encore aujourd’hui », a déclaré Ocaña, affilié au centre de santé en ligne de l’UOC et au centre UOC-TECH.

Réinventer une Terre autrefois « vide »

La vision traditionnelle de la Terre primitive dépeint une planète stérile jusqu’à l’apparition des plantes il y a environ 500 millions d’années. Cette étude remet en question cette idée. Les nouvelles preuves suggèrent que les champignons étaient déjà actifs depuis des centaines de millions d’années, interagissant avec les premières formes de vie et transformant le paysage. En décomposant les minéraux, en libérant des nutriments et en contribuant à créer les premiers sols, ces champignons anciens ont joué un rôle clé en faisant de la Terre un endroit plus hospitalier pour la vie future.

Cette découverte, qui repose sur une étroite collaboration entre des experts en évolution, paléontologie et biologie moléculaire, souligne également l’importance de l’innovation interdisciplinaire. « L’idée est née d’un outil innovant développé par le groupe hongrois du Dr Gergely J. Szöllősi, dont j’étais membre lorsque je faisais mes recherches postdoctorales. Ces résultats n’auraient pas été possibles sans cette collaboration ou les contributions des chercheurs de Hongrie, d’Angleterre, du Japon et de Catalogne », a déclaré Ocaña.

Ouvrir de nouvelles voies à la recherche

L’équipe espère désormais appliquer son approche à d’autres branches de la vie complexe pour affiner notre compréhension de l’évolution dans son ensemble. « Les champignons étaient un excellent sujet d’étude, car la rareté des archives fossiles signifiait que notre approche apportait une valeur ajoutée significative. Le prochain défi consiste à étendre ces techniques à tous les eucaryotes afin de développer une horloge moléculaire beaucoup plus fine pour toute vie complexe », a déclaré Ocaña.

Les recherches d’Ocaña en tant que chercheur postdoctoral Junior Leader, soutenues par la Fondation « la Caixa », font partie des initiatives plus larges de l’UOC en matière de durabilité numérique, de bien-être planétaire et d’innovation en santé, contribuant aux objectifs de développement durable des Nations Unies (ODD 15 : Vie sur terre).