Le mystérieux nouvel ADN « Borg » semble assimiler des gènes de différents organismes
De mystérieux brins d’ADN qui semblent assimiler les gènes de nombreux organismes différents dans leur environnement immédiat ont été découverts dans une arrière-cour californienne.
Les scientifiques ont baptisé ces éléments “Borgs”, et leur découverte pourrait nous aider à comprendre non seulement l’évolution des micro-organismes, mais aussi leurs interactions au sein de leurs écosystèmes, et leur rôle dans l’environnement au sens large.
Selon la géomicrobiologiste Jill Banfield, de l’université de Californie à Berkeley, les Borgs pourraient constituer une découverte extrêmement importante.
“Je n’ai pas été aussi excitée par une découverte depuis CRISPR”, a-t-elle déclaré sur Twitter. “Nous avons trouvé quelque chose d’énigmatique qui, comme CRISPR, est associé aux génomes microbiens.”
Un article décrivant les structures a été téléchargé sur le serveur de préimpression bioRxiv, et attend actuellement un examen par les pairs.
Le premier des Borgs a été découvert dans de la boue draguée dans le jardin de Mme Banfield. Elle travaillait avec le généticien Basem Al-Shayeb de l’UC Berkeley pour identifier les virus qui infectent les microbes anoxiques connus sous le nom d’archées qui vivent dans les milieux humides, rapporte Science Magazine.
L’ADN environnemental est un excellent moyen d’identifier l’éventail des organismes qui peuplent un écosystème. Mais dans leur boule de boue, Banfield et Al-Shayeb ont trouvé quelque chose d’étrange : une structure d’ADN constituée de près d’un million de paires de bases. C’est énorme.
Un examen plus approfondi de la séquence a révélé encore plus de particularités : plus de la moitié des gènes étaient nouveaux, elle comportait des séquences en miroir à l’extrémité de chaque brin et présentait des structures compatibles avec la capacité d’auto-réplication.
Intrigués, les chercheurs se sont tournés vers les bases de données d’ADN pour voir s’ils pouvaient trouver autre chose qui ressemble à leur découverte. Ils ont identifié 19 séquences qui semblaient correspondre au profil.
La nature de ces structures d’ADN n’est pas claire, mais elles sont certainement fascinantes. Elles appartiennent à une catégorie de structures appelées éléments extrachromosomiques, ou ECE, qui se trouvent en dehors des chromosomes qui contiennent la majeure partie du matériel génétique d’un organisme.
Les ECE sont énormes et auto-réplicatifs, et ils peuvent se trouver à l’intérieur ou à l’extérieur des noyaux cellulaires ; les plasmides et l’ADN viral en sont des exemples.
“Nous ne pouvons ni prouver qu’il s’agit de virus archéens, de plasmides ou de mini-chromosomes, ni prouver qu’ils ne le sont pas”, écrivent les chercheurs dans leur article.
Les Borgs sont cependant beaucoup plus grands que les autres ECE, selon Banfield : un tiers de la taille de leurs microbes hôtes.
Le séquençage a révélé que les Borgs trouvés ont des caractéristiques communes avec un genre d’archées appelé Methanoperedens qui oxyde le méthane, ce qui suggère que les structures pourraient être associées à ces microbes particuliers. En fait, les Borgs pourraient jouer un rôle essentiel dans ce processus.
Cela intéresse les scientifiques comme Banfield, car ce processus réduit la quantité de méthane dans l’atmosphère. Le méthane étant un puissant gaz à effet de serre, apprendre comment les microbes conduisent ce processus pourrait avoir des implications pour la science du climat.
Cependant, Methanoperedens ne peut pas être cultivé en laboratoire – pas encore, en tout cas. L’un des problèmes de l’ADN environnemental est qu’il peut être contaminé par d’autres matériels génétiques présents dans le même environnement.
En effet, les Borgs semblent partager de nombreuses séquences génétiques provenant d’autres éléments et microbes ; les chercheurs interprètent cela comme signifiant que les ECE ont absorbé et assimilé ces gènes et éléments – d’où leur nom, d’après la race extraterrestre à l’esprit de ruche de Star Trek.
Il est possible, cependant, que ces gènes partagés soient la preuve d’une contamination environnementale. Tant que Methanoperedens ne pourra pas être cultivé en laboratoire, isolé de ces influences contaminantes, il ne sera pas possible de déclarer définitivement que ces structures génétiques sont une nouvelle découverte.
Néanmoins, la découverte est intrigante. Si les Borgs sont réels, ils pourraient renforcer la capacité de Methanopederens à oxyder le méthane. Cela suggère que des processus inconnus pourraient être en jeu, et que ces ECE jouent un rôle jusqu’alors inconnu dans la régulation de l’atmosphère.
“Les Borgs portent de nombreux gènes métaboliques, dont certains produisent des variantes de protéines Methanoperedens qui pourraient avoir des propriétés biophysiques et biochimiques distinctes”, écrivent les chercheurs dans leur article.
“En supposant que ces gènes étendent et augmentent le métabolisme énergétique de Methanoperedens, les Borgs pourraient avoir des conséquences biogéochimiques de grande envergure, notamment la réduction des flux de méthane, avec des implications climatiques importantes et imprévues.”
Les résultats sont disponibles sur le site de préimpression bioRxiv.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
