Vers le site Automates Intelilgents
La Revue mensuelle n° 167
Robotique, vie artificielle, réalité virtuelle

Information, réflexion, discussion
logo admiroutes

Tous les numéros


Archives
(classement par rubrique

Image animée
 Dans La Revue
 

Retour au sommaire

Automates Intelligents s'enrichit du logiciel Alexandria.
Double-cliquez sur chaque mot de cette page et s'afficheront alors définitions, synonymes et expressions constituées de ce mot. Une fenêtre déroulante permet aussi d'accéder à la définition du mot dans une autre langue (22 langues sont disponibles, dont le Japonais).

 


Aux origines de la photosynthèse moderne
Jean-Paul Baquiast 28/03/2016




La photosynthèse est le processus par lequel aujourd'hui les plantes, les algues et certaines bactéries, dites cyanobactéries ou photoautotrophes, utilisent l'énergie solaire dispensée par la lumière pour produire les sucres dont elles ont besoin. Pour ce faire elles utilisent l'eau et le CO2 de leur environnement. Elles prélèvent le carbone du CO2 et rejettent l'oxygène dont elles n'ont pas besoin. On dit cette photosynthèse oxygénique du fait qu'elle produit de l'oxyygène.

La photosynthèse oxygénique s'est généralisée il y a environ 2,4 milliards d'années et a permis le développement du plus grand nombre des formes végétales et subséquemment animales que nous connaissons aujourd'hui.Mais un plus petit nombre de bactéries utilisent une forme de photosynthèse plus simple qui ne produit pas d'oxygène. Elle est apparue la première. On la dit anoxygénique.

Une étude qui vient d'être publiée par des chercheurs de l'Imperial College London (http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0151250)
suggère que cette forme primitive de photosynthèse serait apparue dans des bactéries plus primitives que celles jusqu'ici imaginées, que l'on datait d'environ – 3,5 milliards d'années.

Ces bactéries plus primitives seraient apparues vers -3,8 milliards d'années autrement dit bien avant les bactéries photosynthétiques d'aujourd'hui. Elles ont fait appel pour ce faire à une forme de photosynthèse antérieure qui ne produisait pas d'oxygène. On la rencontre encore aujourd'hui sous forme de survivance, mais aux origines, elle était associée, sous une forme antérieure, disparue aujourd'hui, à toutes les premières formes de vie.

Cette photosynthèse dite anoxygenique utilise à la place d'eau des molécules telles que l'hydrogène, le sulfure d'hydrogène ou le fer, très présentes dans l'environnement d'alors. Elle ne rejette pas d'oxygène. Les organismes primitifs dotés de cette propriété étaient sans doute capables d'occuper tous les milieux terrestres d'alors. Mais leurs capacités à se multiplier étaient vraisemblablement moindres que celles des bactéries dotées de la photosynthèse moderne.

La protéine BchF

L'étude (référence ci-dessus) conduite par le Dr Tanai Cardona, du Department of Life Sciences à l'Imperial College London, montre qu'aux origines de la photosynthèse anoxigénique de trouve l'évolution d'une protéine dite BchF ( 3-vinyl-bacteriochlorophyll hydratase) qui est la clef de la biosynthèse d'un élément dit bacteriochlorophyll a, essentiel pour la photosynthèse anoxygénique. Il ne se trouve que dans les bactéries anoxygénique. Sans lui la chlorophyle bactérienne, ancêtre de toutes les autres formes de chlorophylle, ne peut être produite.

Or selon l'étude citée, la photosynthèse anoxygenique est apparue et à évolué avant l'apparition des premières bactéries, c'est-à-dire avant l'apparition de la bactériochlorophile a indispensable à celles-ci. Elle était donc présente partout sur Terre. Les premières bactéries photosynthétiques l'ont donc utilisée. Ainsi l'ensemble des bactéries existantes était doté de capacités de photosynthèse anoxygénique.

Les différents groupes de celles-ci étaient en compétition. Une première bactérie photosynthétique oxygénique est alors apparue. Ses descendants ont progressivevement éliminé les bactéries anoxygéniques, moins bien adapté pour une multiplication rapide, à l'exception des rares formes existant encore.

L'étude a montré que la protéine BchF était antérieure à toutes les formes de vie bactérienne existant aux origines. Autrement dit un élément essentiel à la photosynthèse était antérieur à l'apparition des bactéries phososynthétiques, quelles qu'elles fussent, la protéine BchF évoluant initialement indépendamment de celles-ci.

Il paraîtrait donc, pensons-nous, indispensable d'étudier plus en profondeur la BchF et ses modes évolutifs. Pourrait-on parler d'une forme de vie, si l'on peut employer ce terme, extrêmement primitive, puisque capable de propriétés d'évolution que n'ont pas les molécules chimiques. Ceci devrait semble-t-il pouvoir être vérifié en laboratoire.


Abstract

Photosynthesis originated in the domain Bacteria billions of years ago; however, the identity of the last common ancestor to all phototrophic bacteria remains undetermined and speculative. Here I present the evolution of BchF or 3-vinyl-bacteriochlorophyll hydratase, an enzyme exclusively found in bacteria capable of synthetizing bacteriochlorophyll a. I show that BchF exists in two forms originating from an early divergence, one found in the phylum Chlorobi, including its paralogue BchV, and a second form that was ancestral to the enzyme found in the remaining anoxygenic phototrophic bacteria. The phylogeny of BchF is consistent with bacteriochlorophyll a evolving in an ancestral phototrophic bacterium that lived before the radiation event that gave rise to the phylum Chloroflexi, Chlorobi, Acidobacteria, Proteobacteria, and Gemmatimonadetes, but only after the divergence of Type I and Type II reaction centers. Consequently, it is suggested that the lack of phototrophy in many groups of extant bacteria is a derived trait.

Références

* Bactérie. Wikipedia https://fr.wikipedia.org/wiki/Bact%C3%A9rie

* Chlorophylle Wikipedia https://fr.wikipedia.org/wiki/Chlorophylle
La chlorophylle a (symbole : « chla » ) est le pigment photosynthétique le plus commun durêgne végétal. il est présent chez tous les végétaux aquatiques et terrestres

* Bactériochlorophyll . Il s'agit de pigments utilisées par les bactéries pour produire différents types de chlorophylle, dont la chlorophylle a, la plus commune https://en.wikipedia.org/wiki/Bacteriochlorophyll

* Photosynthèse Wikipedia https://fr.wikipedia.org/wiki/Photosynth%C3%A8se

* Protéine BchF http://www.uniprot.org/uniprot/J7G4P9

* Page personnelle du Dr Cardona
http://www.imperial.ac.uk/people/t.cardona

On y trouve les indications suivantes, qui résument bien les questions que pose encore aujourd'hui la photosynthèse. Elles montrent bien tout ce qui reste à découvrir dans une fonction que tout le monde croit connaitre:

The main questions I want to solve are:
How did photosynthesis emerge in the earliest forms of life?
 What was the nature of the earliest form of a photosynthetic reaction center?
What was the nature of the first photosynthetic organism?
What drove the divergence between different types of reaction centers?
How did oxygenic photosynthesis evolve?
How can we explain the intricate distribution of reaction centers in the tree of life?
I will answer these questions by attempting to obtain structural and functional information about the photosynthetic reaction center of photosynthetic organisms which have not been studied and characterized in detail, and which make an essential component in the evolution and diversification of photosynthesis. These organisms are the Heliobacteria, the Chlorobi, and the Chloroflexi.
My ultimate mission is to expand our knowledge of photosynthesis in these unusual and unexplored photosynthetic creatures. Though unusual and poorly understood, these photosynthetic bacteria are ubiquitous on earth, found in all sorts of places, from the Himalayas to your backyard. Heliobacteria, for example, seem to thrive in rice fields around the world and are powerful nitrogen fixers, however their environmental impact and ecological relevance have not been estimated yet.