Nouveaux fossiles moléculaires de bactéries : entrées dans l'origine hydrothermale du vivant.

Les fumeurs hydrothermaux sous marins sont aujourd'hui solidement considérés comme des systèmes potentiels d'apparition du vivant. Différents types de fumeurs existent et génèrent des conditions environnementales différentes. Ceux de Lost City (températures de 40-90°, pH alcalin..) sont plus à même d'avoir conduits à l'apparition du vivant.
Un modèle de Martin et Russel (2007) corrobore cette idée. Des synthèses abiotiques et des accumulations de polynucléotides dans des gradients thermiques alcalins, étudiées en chimie prébiotique, semblent confirmer cette hypothèse.
L'auteur se concentre pour fournir de nouveaux angles d'approches cette question, sur deux molécules bactériennes clés : l'ADN sulfuré et le peptidoglycane (PG) des membranes cellulaires.

Dans des niches dites primitives, un des risques pour l'ADN est la dégradation des nucléases. Or, une modification de l'ADN par un ajout de sulfure, a été identifié dans une bactérie, et aurait pu jouer un rôle prépondérant dans l'évolution du vivant. Cet ADN sulfuré est contrôlé par un gène cluster dndA-E. Elle rend l'ADN résistant aux activités des nucléases, agissant comme un mécanisme de défense et ressemblant à celui présent chez certains bactéries actuelles.

Le peptidogycane (PG) est un des éléments prépondérants de la paroi cellulaire bactérienne. Des transglycosylases (LTs) clivent la liaison glycosidique du PG, entre beta-1,4-N-acetylglucosamine (GlcNAc) et N-acetylmuramic acid (MurNAc), résultant en une liaison 1,6-anhydro. Cette liaison est un produit de processus thermochimique in vitro.
Le levoglucosane, est lui obtenu dans des conditions alcalines à des températures élevées, et comporte également une liaison 1,6-anhydro. L'hypothèse que ce composé soit une forme ancestrale de PG reste encore à valider, mais la liaison 1,6-anhydro semble avoir participer à l'émergence du vivant dans les sources hydrothermales.

Les gènes _dnd _ ont été détectés dans les métagénomes océaniques. La modification de l'ADN en ADN sulfuré a été également retrouvée, associée à certaines zones océaniques et profondeurs.
Tous les clusters des gènes _dnd _ identifiés se tiennent sur des éléments mobiles. De
26 groupes de gènes identifiés, l’un est situé dans le plasmide et tandis que les autres se situent dans des îles génomiques. Les îles génomiques peuvent avoir dérivées de plasmides ou de phages (qui sont des opérons égoistes). Ces derniers sont la plus simple forme du vivant. Il est communément admis qu'ils existaient au début de l'émergence de la vie, amenant le réarrangement du génome et l'évolution par des transferts de gènes horizontaux.** Les gènes _dnd _ peuvent être donc considérés comme des reliques ancestrales datant du début de l'émergence du vivant.**

Par ailleurs, dans les milieux oxydés des sources hydrothermales, les dommages sur le matériel génétique ainsi que les mutations sont fréquentes. Ces phénomènes éliminent aisément l'ADN sulfuré. Selon l'auteur, les phénotypes _dnd _ ont pu permettre une stabilisation génétique des populations des micro-organismes. Ces phénotypes comprennent des enzymes _dnd _ spécifiques, jouant le rôle de protéines chaperons des éléments mobiles dnd. En réponse au stress oxydatif trop élevé, les éléments mobiles déclencheraient une mort programmée.
Jusqu'à un certain degré, les phénotypes _dnd _ peuvent être considérés comme une réponse au soupe prébiotique dans les fumeurs alcalins. Ces éléments mobiles pouvant lui conférer des avantages dans ces niches écologiques.