L'adaptation spontanée des bactéries aux changements environnementaux
Une équipe internationale de chercheurs a pour la première fois observé une stratégie évolutionnaire appelée stratégie de minimisation des risques (ou «bet hedging») dans des conditions de laboratoire. Le terme «bet hedging» décrit la manière dont les organismes assurent la survie de leur espèce dans des environnements qui évoluent rapidement en donnant naissance à des progénitures pouvant s'adapter à diverses conditions de vie. Il s'agit probablement de l'une des plus vieilles techniques d'adaptation évolutionnaire. Des chercheurs originaires d'Allemagne, des Pays-Bas et de Nouvelle-Zélande ont publié leurs observations sur le «bet hedging» pour Pseudomonas fluorescens (une espèce bactérienne) dans la revue Nature. Au cours de leurs expériences, les scientifiques ont introduit des souches de Pseudomonas dans deux milieux de culture différents. La variante qui avait supplanté les autres variantes dans l'un des milieux a ensuite été placée dans un autre milieu et vice versa, là où la mutation qui s'était révélée avantageuse antérieurement n'aurait plus la même valeur. Par conséquent, les nouvelles mutations et ainsi les nouvelles variantes ont évolué de manière à compenser ce désavantage. Les chercheurs ont découvert que la bactérie avait développé des souches de même composition génétique, qui produisaient toujours deux variantes identiques dans les deux milieux de culture. Ces pseudomonades issues du «bet hedging» l'ont emporté sur les génotypes qui s'étaient uniquement adaptés par mutation. Les changements évolutifs se produisent souvent sur des générations dans lesquelles les porteurs de mutations avantageuses l'emportent sur ceux possédant des caractéristiques moins avantageuses; cependant, la stratégie de minimisation des risques produit une génération de progénitures génétiquement identiques. Néanmoins, certains individus de cette génération sont plus adaptés à l'environnement actuel. D'autres s'adaptent mieux à des conditions totalement différentes qui leur permettraient de survivre en cas de changements environnementaux importants. Ce phénomène a été observé chez plusieurs organismes, notamment chez des bactéries, des végétaux et des animaux. La surface des cellules des agents pathogènes bactériens, par exemple, varie (elle est soit lisse, soit rugueuse), ce qui augmente le risque de détection par le système immunitaire de l'hôte. «Nos expériences confirment que le 'bet hedging' est une stratégie réellement sûre permettant de s'adapter rapidement à des environnements qui évoluent rapidement», explique l'un des auteurs de l'étude, le Dr Christian Kost de l'Institut Max Planck d'écologie chimique en Allemagne. «Si le même génotype produit plusieurs variantes à un même moment, il réagira plus rapidement aux changements importants agissant sur l'environnement.» L'étude conclut: «Les informations sur les détails moléculaires sous-jacents nous révèlent l'impact de l'évolution sur le métabolisme central pour produire une stratégie qui pourrait logiquement avoir pris des dizaines de milliers de générations pour évoluer. L'évolution rapide et répétitive du «bet hedging» au cours de nos expériences suggère qu'il s'agirait de l'une des plus anciennes solutions évolutionnaires pour la vie dans des environnements variables, peut-être même antérieure à l'évolution des mécanismes sensibles à l'environnement de régulation génétique.» Pseudomonas fluorescens, qui possède un métabolisme extrêmement flexible, est une bactérie que l'on trouve dans le sol et dans l'eau. Certaines souches de Pseudomonas fluorescens sont utiles pour protéger les végétaux contre certains parasites ou dans d'autres cas de biocontrôle. En culture, ces bactéries produisent un antibiotique. Pseudomonas fluorescens est également utilisé dans le lait pour la fabrication de yaourts. Les cellules se divisent toutes les 52 minutes, ce qui en fait un sujet d'analyse idéal dans l'étude de l'évolution.
Pays
Allemagne, Pays-Bas, Nouvelle-Zélande