Simple multicellularity has evolved numerous times within the Eukarya, but complex multicellular organisms belong to only six clades: animals, embryophytic land plants, florideophyte red algae, laminarialean brown algae, and two groups of fungi. Phylogeny and genomics suggest a generalized trajectory for the evolution of complex multicellularity, beginning with the co-optation of existing genes for adhesion. Molecular channels to facilitate cell-cell transfer of nutrients and signaling molecules appear to be critical, as this trait occurs in all complex multicellular organisms but few others. Proliferation of gene families for transcription factors and cell signals accompany the key functional innovation of complex multicellular clades: differentiated cells and tissues for the bulk transport of oxygen, nutrients, and molecular signals that enable organisms to circumvent the physical limitations of diffusion. The fossil records of animals and plants document key stages of this trajectory.
Titre de l'article
Évolution de la coopération et des conflits dans les populations bactériennes dans des expériences expérimentales
Évolution de la coopération et des conflits dans les populations bactériennes dans des expériences expérimentales
Les origines multiples de la multicellularité complexe
Introduction à l'article
Un problème fondamental en biologie est la transition évolutive des cellules individuelles aux formes de vie multicellulaires. Pendant cette transition, l’unité de sélection passe de cellules individuelles à des groupes de cellules coopérantes. Cette étude vise à étudier la transition évolutive dans des populations expérimentales de Pseudomonas fluorescens dans un environnement spatialement hétérogène. Ainsi, les groupes sont formés par des polymères adhésifs et donc les intérêts des individus s’alignent sur ceux du groupe. La coopération est coûteuse pour les individus mais bénéfique au groupe. Les génotypes "déserteurs" ont évolué dans des populations fondées par coopération et étaient plus aptes en présence de ce type de formation qu’en son absence. Les transitions vers des niveaux de complexité plus élevés sont facilement réalisables et fournissent un aperçu des conditions sélectives et facilitent ainsi l’analyse expérimentale de l’évolution de l’individualité.
Un problème fondamental en biologie est la transition évolutive des cellules individuelles aux formes de vie multicellulaires. Pendant cette transition, l’unité de sélection passe de cellules individuelles à des groupes de cellules coopérantes. Cette étude vise à étudier la transition évolutive dans des populations expérimentales de Pseudomonas fluorescens dans un environnement spatialement hétérogène. Ainsi, les groupes sont formés par des polymères adhésifs et donc les intérêts des individus s’alignent sur ceux du groupe. La coopération est coûteuse pour les individus mais bénéfique au groupe. Les génotypes "déserteurs" ont évolué dans des populations fondées par coopération et étaient plus aptes en présence de ce type de formation qu’en son absence. Les transitions vers des niveaux de complexité plus élevés sont facilement réalisables et fournissent un aperçu des conditions sélectives et facilitent ainsi l’analyse expérimentale de l’évolution de l’individualité.
Les organismes multicellulaires complexes sont dans de nombreux écosystèmes qui nous entourent. Cette structuration qui semble évidente serait apparue tard dans l'évolution. Ainsi de nombreuses questions restent en suspens sur cette multicellularité complexe. L'article propose de définir ce terme, les changements qui ont lieu d'une phase unicellulaire vers la multicellularité, et l'interprétation du registre fossile à la lumière de ces éléments.
Expériences de l'article
Plusieurs expériences se sont basées sur des cultures de Pseudomonas fluorescens ancestraux lisses (SM) et des cultures de_ P. fluorescens _dits WS (ayant subi une mutation induisant une surproduction de polymères). Ces deux génotypes ont été testés dans plusieurs conditions : culture en bouillon non remué, l'aptitude relative a été mesurée, étude de la dynamique de population en condition compétitive pendant 24 heures.
L'article ne fait aucune expérimentations et se contente de faire un reviewing de la littérature scientifique pour l'analyse globale des origines de la multicellularité complexe.
Plusieurs expériences se sont basées sur des cultures de Pseudomonas fluorescens ancestraux lisses (SM) et des cultures de_ P. fluorescens _dits WS (ayant subi une mutation induisant une surproduction de polymères). Ces deux génotypes ont été testés dans plusieurs conditions : culture en bouillon non remué, l'aptitude relative a été mesurée, étude de la dynamique de population en condition compétitive pendant 24 heures.
Résultats de l'article
La coopération a un coût mais il y a également un avantage sélectif à former des groupes. Ainsi, l'évolution semble favoriser la coopération seulement si les coûts pour chaque cellule individuelle sont échangés pour une meilleure condition physique du groupe en général. En mesurant la fitness relative des cellules individuelles de chaque génotype, les auteurs ont pu mettre évidence une nouvelle théorie. En effet, il semblerait que la sélection semble récompenser les cellules qui évitent de payer le coût de la coopération. Plus précisément, la sélection semble avantager les "déserteurs" qui trichent, c'est-à-dire les cellules qui tirent un avantage supplémentaire de la coopération en plus de ce qui est obtenu en évitant le coût de la coopération.
Les auteurs ont pu noter une facilité et répétabilité de cette transition évolutive. On pourrait alors penser que des groupes de bactéries indifférenciées peuvent avoir jouer un rôle important de l'évolution de la multicellularité.
La coopération a un coût mais il y a également un avantage sélectif à former des groupes. Ainsi, l'évolution semble favoriser la coopération seulement si les coûts pour chaque cellule individuelle sont échangés pour une meilleure condition physique du groupe en général. En mesurant la fitness relative des cellules individuelles de chaque génotype, les auteurs ont pu mettre évidence une nouvelle théorie. En effet, il semblerait que la sélection semble récompenser les cellules qui évitent de payer le coût de la coopération. Plus précisément, la sélection semble avantager les "déserteurs" qui trichent, c'est-à-dire les cellules qui tirent un avantage supplémentaire de la coopération en plus de ce qui est obtenu en évitant le coût de la coopération.
Les auteurs ont pu noter une facilité et répétabilité de cette transition évolutive. On pourrait alors penser que des groupes de bactéries indifférenciées peuvent avoir jouer un rôle important de l'évolution de la multicellularité.
Rigueur de l'article
L'article effectue un état des lieux des connaissances de la littérature scientifique sur le sujet pour illustrer ses propos. Les références sont très nombreuses et appuient les propos. L'auteur de l'article est un chercheur du département de biologie organique et évolutioniste d'une grande université. Tous ces éléments montrent la rigueur de l'article.
L'article effectue un état des lieux des connaissances de la littérature scientifique sur le sujet pour illustrer ses propos. Les références sont très nombreuses et appuient les propos. L'auteur de l'article est un chercheur du département de biologie organique et évolutioniste d'une grande université. Tous ces éléments montrent la rigueur de l'article.
Ce que cet article apporte au débat
Nous savons que la multicellularité a évolué de manière indépendante à plusieurs reprises. Les conditions sélectives nécessaire à l'origine évolutive de groupes simples indifférenciés ont donc une signification particulière et serait même possiblement la matière première de l'évolution des organismes multicellulaires. Afin de déterminer les origines de la vie et donc s'il la vie que nous connaissons actuellement se reproduirait exactement, il est donc intéressant d'étudier l'évolution de cette multicellularité et d'en connaître les origines.
L'article suggère trajectoire généralisée pour l'évolution de la multicellularité complexe d'après des indices provenant de la phylogénie et de la génomique. Il oriente vers une hypothèse de convergence des muliticellularités complexes que l'on retrouve chez plusieurs clades.
Nous savons que la multicellularité a évolué de manière indépendante à plusieurs reprises. Les conditions sélectives nécessaire à l'origine évolutive de groupes simples indifférenciés ont donc une signification particulière et serait même possiblement la matière première de l'évolution des organismes multicellulaires. Afin de déterminer les origines de la vie et donc s'il la vie que nous connaissons actuellement se reproduirait exactement, il est donc intéressant d'étudier l'évolution de cette multicellularité et d'en connaître les origines.
Dernière modification il y a plus de 6 ans.