Nouvelles recherches publiées dans Écologie et évolution de la nature Mette en lumière les délais et les voies d’évolution des champignons, trouvant des preuves de leur influence sur les écosystèmes terrestres anciens. L’étude, dirigée par des chercheurs de l’Institut Okinawa des sciences et de la technologie (OIST) et des collaborateurs, indique la diversification des champignons des centaines de millions d’années avant l’émergence de plantes terrestres.
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Le professeur Gergely J. Szöllősi, auteur de cette étude et chef de l’unité génomique évolutive basée sur des modèles à l’OIT explique les fondements de cette recherche. « La durée de vie multicellulaire complexe – les organismes constitués de nombreuses cellules coopératives avec des emplois spécialisés – ont évolué indépendamment dans cinq grands groupes: animaux, plantes terrestres, champignons, algues rouges et algues brunes. Sur une planète autrefois dominée par des organismes unicellulaires, un changement révolutionnaire s’est produit non une fois, mais au moins cinq fois: l’évolution de la durée de vie complexe. Terre. »
L’émergence ici n’était pas simplement une question de cellules regroupant ensemble; C’était l’aube des organismes, où les cellules ont pris des emplois spécialisées et ont été organisées en tissus et organes distincts, un peu comme dans notre propre corps. Ce saut évolutif a nécessité de nouveaux outils sophistiqués, y compris des mécanismes hautement développés pour que les cellules adhèrent les uns aux autres et les systèmes complexes à communiquer à travers l’organisme, et se sont levés indépendamment dans chacun des cinq grands groupes.
Les difficultés de la divergence évolutive de datation
Pour la plupart de ces groupes, le dossier des fossiles agit comme un calendrier géologique, fournissant des points d’ancrage en profondeur. Par exemple, les algues rouges apparaissent probablement dès il y a environ 1,6 milliard d’années (dans les fossiles de type algues candidates en provenance d’algues); Les animaux apparaissent il y a environ 600 millions d’années (les fossiles d’Ediacaran tels que la crêpe matelassé comme Dickinsonie)); Les plantes terrestres prennent racine il y a environ 470 millions d’années (minuscules spores fossiles); et les algues brunes (formes semblables à un varech) ont diversifié des dizaines à des centaines de millions d’années plus tard encore. Sur la base de ces preuves, une image chronologique de la complexité de la vie émerge.
Il existe cependant une exception notable à cette chronologie fossile: les champignons. Le royaume fongique est depuis longtemps une énigme pour les paléontologues. Leurs corps filamenteux généralement doux signifient qu’ils se fossilisent rarement bien. De plus, contrairement aux animaux ou aux plantes, qui semblent avoir une seule origine de multicellularité complexe, les champignons ont évolué ce trait à plusieurs reprises à partir de divers ancêtres unicellulaires, ce qui rend difficile la localisation d’un seul événement d’origine dans le dossier fossile clairsemé.
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Pour surmonter les lacunes dans le dossier des fossiles fongiques, les scientifiques utilisent une «horloge moléculaire». Le concept est que les mutations génétiques s’accumulent dans l’ADN d’un organisme à un rythme relativement régulier au cours des générations, comme le tic-tic d’une horloge. En comparant le nombre de différences génétiques entre deux espèces, les chercheurs peuvent estimer combien de temps ils ont divergé d’un ancêtre commun.
Cependant, une horloge moléculaire n’est pas calibrée; Il peut révéler un temps relatif mais pas des années absolues. Pour régler l’horloge, les scientifiques ont besoin de le calibrer avec des « points d’ancrage » du dossier fossile. Compte tenu de la rareté des fossiles fongiques, cela a toujours été un défi majeur. L’équipe dirigée par OIST l’a abordé en incorporant une nouvelle source d’information: des « échanges » de gènes rares entre différentes lignées fongiques, un processus appelé transfert de gènes horizontal (HGT).
Le professeur Szöllősi explique ce concept. « Alors que les gènes sont normalement transmis » verticalement « d’un parent à l’autre, HGT est comme un gène sautant » latéralement « d’une espèce à l’autre. Ces événements fournissent de puissants indices temporels », dit-il. « Si un gène de la lignée A a sauté dans la lignée B, il établit une règle claire: les ancêtres de la lignée A doivent être plus âgés que les descendants de la lignée B. »
En identifiant 17 de ces transferts, l’équipe a établi une série de relations « plus anciennes que / plus jeunes que » qui, aux côtés des registres fossiles, ont aidé à resserrer et à limiter la chronologie fongique.
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L’analyse suggère un ancêtre commun des champignons vivants datant d’environ 1,4 à 0,9 milliard d’années – bien avant les usines terrestres. Ce timing soutient un long prélude d’interactions champignons qui ont aidé à préparer le terrain à la vie sur terre.
Co-pri-premier auteur de cette étude, le Dr Lénárd L. Szánthó, souligne l’importance de ces résultats. « Les champignons gèrent des écosystèmes – recycler les nutriments, s’associer à d’autres organismes et parfois provoquer une maladie. Épingler leur calendrier montre que les champignons se diversifiaient bien avant les plantes, conformément aux premiers partenariats avec des algues qui ont probablement aidé à ouvrir la voie aux écosystèmes terrestres. »
Ce calendrier révisé recadre fondamentalement l’histoire de la colonisation des terres par la vie. Cela suggère que pendant des centaines de millions d’années avant que les premières vrais plantes ne prennent racine, des champignons étaient déjà présents, interagissant probablement avec les algues dans les communautés microbiennes. Cette longue phase préparatoire peut avoir été essentielle pour rendre les continents de la Terre habitables. En décomposant les nutriments de la roche et du cyclisme, ces anciens champignons auraient pu être les premiers véritables ingénieurs écosystémiques, créant les premiers sols primitifs et modifiant fondamentalement l’environnement terrestre. Dans ce nouveau point de vue, les plantes n’ont pas colonié une friche stérile, mais plutôt un monde qui s’était préparé pour eux sur des éons par l’activité ancienne et persistante du royaume fongique.
À propos des auteurs
Ce travail est né de l’unité de génomique évolutive basée sur des modèles OIST, co-dirigée par le professeur Gergely J. Szöllősi et le Dr Eduard Ocaña-Pallarès, avec le Dr Lénárd L. Szánthó et Zsolt Merényi comme premiers auteurs. Ils se sont associés à des collègues à travers l’Europe, notamment le groupe du professeur László G. Nagy, qui comprend Zsolt Merényi, au Hun-Ren Biological Research Center à Szeged, en Hongrie – une équipe connue pour la génomique évolutive fongique et l’évolution de la multicellularité. D’autres collaborateurs sur cette étude incluent le professeur Philip Donoghue, qui dirige le groupe de paléobiologie de l’Université de Bristol, le Royaume-Uni, et le professeur Toni Gabaldón, de l’Institute for Research in Biomedicine (IRB) et du Barcelone Supercomputing Center (BSC), d’Espagne, un expert en génomique comparative.