CH 5 de La Question Vitale : Pourquoi les bactéries sont-elles relativement simples, alors que les eucaryotes ont donné naissance à toute la merveilleuse complexité que nous voyons autour de nous ? Les eucaryotes sont généralement 1000 fois plus grands en volume et en taille de génome. Et bien sûr, ils ont donné naissance à la compartimentation interne, à la multicellularité, à la reproduction sexuée, et bien d'autres choses encore. Voici une théorie subtilement erronée : tout est une question de rapport surface/volume. Les eucaryotes génèrent de l'énergie dans les mitochondries (dont la quantité évolue avec le volume cellulaire). Les procaryotes génèrent de l'énergie le long de la surface de la membrane cellulaire (puisqu'ils n'ont pas d'organite interne comme les mitochondries pour générer et stocker les gradients de protons qui alimentent la vie). La surface (c'est-à-dire la production d'énergie des bactéries) évolue de manière quadratique avec le rayon, tandis que le volume (c'est-à-dire la consommation d'énergie) évolue de manière cubique. Par conséquent, les bactéries ne peuvent pas devenir aussi grandes, et donc, ne peuvent pas engendrer beaucoup de complexité. Mais nous savons qu'il est tout à fait possible que les membranes soient repliées de toutes sortes de manières étranges pour augmenter le rapport surface/volume. Et nous savons que les bactéries peuvent créer des vacuoles à l'intérieur (où elles pourraient présumément stocker un gradient de protons). Pourquoi les bactéries n'ont-elles pas utilisé ces astuces pour gravir l'échelle de la complexité ? Nick Lane explique que l'avantage clé des eucaryotes est que le génome mitochondrial est distinct du génome bactérien (en raison bien sûr de l'événement endosymbiotique qui a englouti l'ancêtre bactérien des mitochondries). Pour une raison que je ne comprends pas entièrement, il doit y avoir un contrôle super-local des réactions redox dans la chaîne de transport d'électrons qui entraînent la respiration. Vous avez besoin des gènes pertinents sur place. Les mitochondries ont déjà leurs propres génomes internes et ribosomes pour réguler leur travail. Si une cellule bactérienne devait devenir beaucoup plus grande, elle devrait stocker des copies des gènes pertinents près de la membrane. Mais les bactéries n'ont pas de moyen de faire des coupures spécifiques dans le génome. Elles devraient donc copier l'ensemble de leur génome à travers toute la membrane de nombreuses, nombreuses fois. Et aussi stocker de nombreuses copies de ribosomes et d'autres infrastructures. C'est tout simplement impraticable. Nick explique également qu'avec le temps, la plupart des gènes mitochondriaux originaux ont dérivé vers le noyau parce qu'il est plus efficace d'en garder une seule copie là-bas. Et seuls ceux qui étaient absolument nécessaires localement sont conservés dans les mitochondries. Le mécanisme exact de cette dérive, et comment cela a conduit à l'évolution de la membrane nucléaire et des chromosomes linéaires individuels, est mieux laissé au livre. Questions pour Nick Lane : - Pourquoi les mitochondries sont-elles le seul organite qui doit avoir son propre génome sur place ? Est-il vrai que d'autres organites bénéficieraient également d'un contrôle local mais n'ont pas cette histoire endosymbiotique unique qui aurait plausiblement conduit à leurs propres génomes ? Ou est-ce simplement que le cycle de Krebs est si complexe et fragile que vous devez répondre aux perturbations sur place ? - Pourquoi n'y a-t-il pas eu plus d'événements endosymbiotiques ?