Un modèle peut expliquer l'origine des premières espèces biologiques à partir de laquelle toutes les formes de vie d'aujourd'hui descend ne
 |
A la racine de l'arbre de vie: La première
espèce biologique,
qui a initié l' évolution
darwinienne,
probablement ..
|
Au cours de la première évolution sur la terre, la vie ressemblait probablement à un grand fouillis génétique. À un certain moment, probablement autour de 3,8 à 3,5 milliards d'années avant aujourd'hui, les premières espèces biologiques sont apparues - l'ancêtre de toutes les formes de vie qui se sont développées par l'évolution darwinienne. Des chercheurs de l'Institut Max Planck de dynamique et d'auto-organisation à Göttingen et à l'Université Cornell aux Etats-Unis ont conçu et modélisé un scénario possible par lequel la première espèce définies auraient émergé de ce mélange génétique. Les chercheurs ont proposé que, avant l'aube de l'évolution darwinienne, la vie a fluctué dans les deux sens entre un génétiquement très mélangé et un état partiellement un mixed. Au fil du temps, l'état moins mélangé présentant un profil génétique plus clairement défini est devenu de plus en plus stable et finalement généré les premières espèces.
Déjà en 1937, l'arbre de vie esquissée par Darwin illustré son hypothèse de la façon dont les espèces existantes ont toujours lieu à de nouvelles tandis que d'autres espèces disparaissent. L'arbre généalogique résultant depuis est devenu le principe directeur de la recherche de l'évolution en général, met en évidence l'origine commune de toutes les formes de vie, ainsi que la façon dont ils sont liés. La racine de cet arbre généalogique est composée d'une espèce spécifique d'organismes unicellulaires primordiaux, qui sont les ancêtres de tous les êtres vivants qui existent sur la terre aujourd'hui. Pourtant, avant même l'émergence de cette première espèce, qui passait sur son génome de génération en génération, il y avait probablement déjà la vie en évolution sur la terre. «Nous étions fascinés par la question de savoir comment cette première espèce origine et ce qui a déclenché le passage à l’évolution darwinienne», explique Marc Timme, responsable du groupe de recherche sur la dynamique de réseau à l'Institut Max Planck de dynamique et d' auto-organisation.
Aujourd'hui, certains chercheurs évolutionnistes croient que les premières espèces biologiques devraient déjà avoir possédé un appareil biochimique relativement fonctionnel, et étaient relativement en forme - dans le sens darwinien. Pourtant, les composantes de la vie probablement ne vont pas si bien ensemble depuis le début. Dans un premier temps, la vie existait vraisemblablement sous la forme d'un état collectif génétiquement très mixte dans lequel la biochimie des individus a fonctionné de façon très approximative et prêt. Il semble probable que même des échantillons indépendants de ces formes précoces de la vie promiscuously échangé du matériel génétique par transfert horizontal de gènes au cours de leur vie. Dans l'évolution darwinienne, cependant, la forme dominante de l'héritage d'une génération à l'autre est un transfert de gêne vertical, entre les générations.
L'aptitude de la population a augmenté de façon sporadique
Merci à cet échange effréné de gènes dans l'évolution précoce, il aurait été possible que, à différents endroits dans cet état fortement mixte, instruments biochimiques individuels développés - instruments qui étaient également utiles pour les organismes unicellulaires qui composaient la première espèce définies. Il est concevable que, dans certains endroits, même deux ou plusieurs de ces instruments d'ailleurs coïncidé. Cela aurait augmenté l'aptitude de certains individus, qui multiplie ensuite plus rapidement et potentiellement aussi survécu plus longtemps que le reste, ce qui provoque leur code génétique d'agréger et de se démarquer de la collective autrement mélangés au hasard de gènes. Ce fut dans ces organismes que les premiers signes de l'émergence d'une espèce de façon sporadique ont commencé à apparaître.
Faire équipe avec Hinrich Arnoldt, qui a mené des recherches à l'Institut Max Planck de dynamique et d'auto-organisation, et Steven Strogatz, chercheur à l'Université Cornell, Marc Timme a présenté un modèle mathématique simple montrant que l'état collectif avec le matériel génétique hautement mixte aurait coexisté avec le second état, beaucoup moins mitigé. Même au début, lorsque l'état hautement mixte a été prédominante, la dynamique évolutive sont revenues à plusieurs reprises dans l'état moins mixte dans lequel de nombreuses cellules partagées génomes similaires.
Dans l'état génétiquement pur d'une plus grande aptitude biologique, de la compétence des organismes unicellulaires de se livrer à l'échange horizontal de gènes avec d'autres individus aurait diminué. En effet, en raison de leur appareil biochimique légèrement plus développé, il aurait été plus difficile pour ces cellules à incorporer de façon aléatoire les composants qui leur sont imposées lors de l'échange horizontal de gènes. Il est plus probable que dans les phases génétiquement non mélangés, les formes de vie au lieu transmis des versions plus ou moins inchangées de leurs génomes à des cellules filles aux générations suivantes.
L’augmentation de remise en forme: à partir d’un état collectif à une espèce distincte
Dans un premier temps, cependant, les épisodes génétiquement non mélangés n’ont pas duré très longtemps. Maintes et maintes fois l'avantage pour la survie a été perdu dans ce qui était encore un flou génétique très indéfini. Le transfert génétique horizontal une fois de plus pris les rênes - mais pas plus dans la même mesure. Une trace de l'aptitude biologique supérieure est restée chez certains individus au sein de l'état collectif. Cela signifie également que, en moyenne, l'état collectif a été entravée dans ses efforts pour échanger des gènes horizontalement et est devenu un peu plus biologiquement apte.
Le modèle proposé par l'équipe de recherche germano-américaine montre que le temps de la capacité moyenne refusant d'échanger des gènes causée horizontalement la population de rester moins fréquemment dans l'état très mixte, et le plus souvent dans l'état moins mélangé. Cela pourrait avoir progressivement accéléré le développement de l'évolution, ce qui a finalement conduit à l'émergence de la première espèce biologique: Comme l'aptitude de la population a augmenté, sa capacité à transférer des gènes diminué horizontalement, ce qui provoque le collectif pour passer dans des états moins mixtes plus fréquemment et plus longtemps périodes de temps, ce qui, à son tour plus élevés les niveaux d'une partie de la population de remise en forme, et donc aussi la population moyenne.
La constatation la plus importante des chercheurs indique une transition qualitative qui a mis fin à l'avant et en arrière entre les Etats hautement mixtes et non mélangés: Une fois que les formes de vie étaient limitées dans leur capacité à échanger des gènes horizontalement, l'état moins mélangé, non seulement est devenu plus commun; il a été adopté de façon permanente, comme l'état hautement mixte n'existait plus. "Les cellules fortement liées avec des génomes similaires auraient alors persisté», dit Steven Strogatz. Cela signifie: Une espèce primordiale aurait formé parce que la configuration biochimique combinée d'une partie de la population potentiellement fonctionnait si bien que ces cellules sont devenues plus viables que le reste; leurs génomes ont été transférés aux nouvelles générations par transfert vertical de gènes. En conséquence, le code génétique de ces cellules se définitivement du reste du collectif: La première espèce définies avaient émergé et a ouvert la voie à l'évolution darwinienne.