Les hypothèses les plus surprenantes de la biologie moderne

Toute comparaison entre la Terre et Mars en termes d’adaptabilité à la vie actuelle ne plaiderait pas en faveur de la planète rouge. Mais cela n’a pas toujours été le cas : Mars s’est formée avant la Terre, et notre planète a presque immédiatement subi une collision massive avec un corps céleste dont les débris ont formé la Lune. Pendant que la Terre se remettait de l’impact, sa voisine était un endroit beaucoup plus confortable. Il y a quelques années, des scientifiques américains dirigés par Benton Clarke ont procédé à un examen approfondi des publications scientifiques sur le sujet et ont conclu que la vie a pu naître sur Mars tout aussi probablement qu’ici sur Terre – et peut-être même davantage.

En effet, l’obtention d’un mélange de substances organiques simples est réaliste sans l’intervention d’êtres vivants – cela a été démontré dès la fin du siècle dernier. Cependant, on ne sait toujours pas comment ont été fabriquées les molécules d’ARN complexes capables de transmettre des informations héréditaires et de catalyser des réactions chimiques, des changements et l’évolution – c’est-à-dire les précurseurs de la vie à part entière. Pour commencer, l’ARN libre se désintègre facilement en solution aqueuse et la Terre, qui s’est refroidie après l’impact et la formation de la Lune, était recouverte d’un océan entier.

La météorite martienne la plus massive trouvée sur Terre pèse près de 15 kg.

Mais sur Mars, il y avait déjà des périodes alternées d’humidité et de sécheresse, qui ont pu donner naissance à des endroits où l’ARN était stable. En outre, lors de l’évaporation de l’humidité, les masses d’eau peuvent avoir concentré le phosphore nécessaire à la formation de nouvelles molécules d’ARN, le bore et le manganèse utiles à leur stabilisation dans l’eau, le soufre et d’autres micro-éléments. Dans la croûte terrestre, ils sont moins abondants ou sous des formes difficiles à atteindre, comme l’apatite inerte, dans laquelle la plupart du phosphore crustal est stocké.

Au moment où Mars a perdu son atmosphère et son humidité et est devenue inhospitalière pour la vie, ses “germes” pourraient bien s’être déplacés vers la Terre. En général, l’échange de matériaux entre les planètes voisines est assez intense : à ce jour, les scientifiques ont trouvé plus de 300 météorites d’origine martienne. On pense que, chaque année, au moins 500 débris de taille relativement importante tombent sur notre planète, arrachés à la surface de Mars. Une fois sur un tel morceau de roche, la proto-vie a peut-être aussi migré, troquant sa planète natale mais mourante pour une planète voisine.

Organismes provenant d’une tumeur

Le cancer est une maladie effrayante, mais pas un danger pour les autres. Seuls quelques cas sont connus pour être contagieux. Une tumeur faciale transmissible, par exemple, fait disparaître des populations entières de diables marsupiaux de Tasmanie. La maladie se propage depuis le début des années 1990, à partir d’un seul individu dont le tissu nerveux est à l’origine. Les cellules de cette tumeur ont perdu une grande partie de leur génome, y compris de nombreux marqueurs spécifiques, et ont pu passer du diable au diable par contact, comme s’il s’agissait d’un organisme parasite totalement indépendant.

L’idée que les cellules d’animaux complexes, qui ont subi une transformation maligne, puissent être considérées comme des organismes distincts et même comme les rudiments de nouvelles espèces est apparue au moins au milieu du XXe siècle. Cette hypothèse est toujours considérée comme marginale et peu compatible avec les vues modernes sur la spéciation, et pourtant les scientifiques y reviennent sans cesse.

Il n’y a pas si longtemps, Alexey Panchin et ses collègues de l’Institut des problèmes de transmission de l’information de Moscou ont examiné tout un groupe de créatures marines plutôt inhabituelles. Nous parlons des myxosporidies parasites – des tireurs primitifs, parents des méduses et des polypes coralliens, composés tout au plus de quelques dizaines de cellules. Leur génome est extrêmement simple, inhabituel même pour des parasites. De plus, il lui manque l’ensemble des blocs responsables de l’interaction des cellules au sein d’un même organisme. Selon Panchin et ses co-auteurs, les myxosporidies pourraient avoir évolué à partir du cancer transmissible d’anciennes libellules. Transmise d’un individu à l’autre, la tumeur a réussi à survivre même après la mort du premier hôte. Par la suite, l’un de ses clones a pu muter et acquérir la capacité de se propager entre les espèces. Enfin, la tumeur a retrouvé sa multicellularité, bien que de manière limitée. La première étape de cette chaîne semble la plus réaliste.

De tels exemples ne sont pas seulement connus des diables de Tasmanie – par exemple, la tumeur vénérienne transmissible chez les chiens se transmet entre canidés depuis plusieurs milliers d’années. Extrêmement rare, l’infection inter-espèces existe également : on connaît un cas de transmission d’un cancer d’un ver parasite à un patient atteint du VIH. Il est plus difficile d’imaginer comment une cellule cancéreuse peut revenir à un état presque normal. Aussi simples que soient les myxosporidies, elles contiennent néanmoins des cellules de différents types et spécialisations, ce qui, pour une tumeur, semble une complexité inatteignable.

La conscience des virus

Contrairement aux bactéries, les virus sont des parasites qui agissent directement sur le génome. Certains d’entre eux peuvent même insérer leur propre ADN dans les chromosomes de l’hôte. Ces fragments peuvent survivre pendant de longues périodes dans les cellules, passant d’une génération à l’autre. À l’intérieur de l’organisme, ils survivent souvent à de nouvelles mutations, perdant progressivement leur activité ; environ 40 % (et certaines estimations jusqu’à 80 %) du génome humain sont de tels vestiges d’anciens virus, accumulés au cours des millions d’années d’évolution de notre espèce.

Les protéines codées par le génome de l’ARC sont repliées en coquilles creuses ressemblant étrangement à des particules virales.

Au fil du temps, ces fragments d’ADN viral peuvent acquérir de nouvelles fonctions utiles. On pense qu’ils jouent un rôle dans le développement embryonnaire et le fonctionnement du système immunitaire. Il est possible que les anciens virus assurent également le fonctionnement du système nerveux complexe des animaux. L’exemple le plus connu d’une telle application est le gène ARC, qui est impliqué dans les mécanismes de plasticité synaptique. Les signaux sont échangés entre les neurones via les synapses, des contacts spéciaux qui transmettent de petites molécules de neurotransmetteurs les unes aux autres. Le gène ARC est activé lorsque les récepteurs du glutamate sont déclenchés dans les synapses. Les protéines produites à partir de ce gène forment immédiatement des “bulles”, recueillant des petites molécules d’ARN et devenant une sorte de virus. Ils sont en fait transmis aux cellules voisines, les “infectant” et libérant à nouveau l’ARN accumulé.

Plus récemment, il a été démontré que le gène ARC est dérivé du rétrotransposon Ty3/gypsy, un élément génétique ancien lié aux rétrovirus. De plus, il semble que le virus ancêtre de l’ARC ait été inséré dans le génome animal plus d’une fois. Le gène des tétrapodes, vertébrés quadrupèdes, est différent de son homologue porté dans leurs chromosomes par les insectes. Il est possible qu’ils aient acquis leur ARC indépendamment de nos géniteurs. Toutefois, il semble que le mécanisme de son action soit généralement le même chez la drosophile et chez nous : les “virus ARC” collectent l’ARN et “infectent” les neurones voisins avec celui-ci. On ne sait pas exactement ce que font les molécules d’ARN introduites dans la cellule. Toutefois, des expériences menées sur des cultures cellulaires ont montré que sans elles, les synapses deviennent rapidement instables et la communication entre neurones voisins est perdue. En conséquence, il devient impossible d’apprendre, de se souvenir ou de réaliser des fonctions cognitives complexes, y compris celles que nous appelons la conscience.

Parmi les principales tâches du système immunitaire figurent non seulement la lutte contre les agents étrangers mais aussi la destruction de nos propres cellules qui ont fait leur temps ou survécu à une renaissance maligne. La séparation des cellules normales des cellules endommagées s’effectue à l’aide des protéines du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH), qui sont reconnues par les lymphocytes. Il s’agit d’un mécanisme très ancien, qui remonte aussi loin que le premier poisson à mâchoire, mais qui conserve une énorme influence sur l’homme moderne également.

Dans les années 1990, une “expérience du T-shirt en sueur” a été menée : de braves femmes volontaires ont été invitées à sentir et à évaluer des objets portés par des hommes pendant quelques jours. Les tests en aveugle ont révélé que les femmes préféraient invariablement les odeurs des hommes dont les protéines HCGS étaient aussi différentes que possible des leurs.

Ces expériences ont été critiquées à plusieurs reprises par les experts, mais d’autres éléments suggèrent que nous sommes plus attirés par les partenaires avec lesquels l’union promet des avantages pour la progéniture. Les similitudes entre les protéines GCGS peuvent indiquer une affinité génétique entre un homme et une femme et entraînent souvent des difficultés de conception. La startup suisse GenePartner, malgré l’hypothèse non prouvée, promet même de faire correspondre un couple sur la base d’une analyse ADN. Mais l’impact de l’amour sur l’immunité a déjà été clairement démontré.