How we think complex cells evolved - Adam Jacobson

L'évolution des cellules complexes - Adam Jacobson

Traducteur: François-Xavier Joly Relecteur: Nhu PHAM

What if you could absorb another organism

Et si nous pouvions absorber un autre organisme

and take on its abilities?

et nous emparer de ses capacités ?

Imagine you swallowed a small bird and suddenly gained the ability to fly.

Imaginez que vous avaliez un petit oiseau et que soudain vous puissiez voler.

Or if you engulfed a cobra

Ou que vous engloutissiez un cobra

and were then able to spit poisonous venom from your teeth.

et que vos dents puissent ensuite cracher du venin mortel ?

Throughout the history of life,

A travers l'histoire de la vie,

specifically during the evolution of complex eukaryotic cells,

plus particulièrement pendant l'évolution des cellules eucaryotes complexes,

things like this happened all the time.

ce genre d'événements arrivait tout le temps.

One organism absorbed another,

Un organisme absorbait un autre,

and they united to become a new organism with the combined abilities of both.

et ils s'unissaient en un organisme cumulant les capacités des deux.

We think that around 2 billion years ago,

Nous pensons qu'il y a environ deux milliards d'années,

the only living organisms on Earth were prokaryotes,

les seuls organismes vivants sur Terre étaient procaryotes,

single-celled organisms lacking membrane-bound organelles.

des organismes à une seule cellule dont les organites n'avaient pas de membranes.

Let's look closely at just three of them.

Regardons de près trois d'entre eux.

One was a big, simple blob-like cell

L'un était une grosse cellule en forme de goutte

with the ability to absorb things by wrapping its cell membrane around them.

capable d'absorber des choses en les enveloppant de sa membrane cellulaire.

Another was a bacterial cell

Un autre était une cellule bactérienne

that converted solar energy into sugar molecules through photosynthesis.

capable de convertir l'énergie solaire en molécules de sucre par la photosynthèse.

A third used oxygen gas to break down materials like sugar

Un autre utilisait l'oxygène pour décomposer des molécules comme le sucre,

and release its energy into a form useful for life activities.

libérant ainsi de l'énergie utilisable pour d'autres fonctions.

The blob cells would occasionally absorb the little photosynthetic bacteria.

Les cellules en forme de goutte ont absorbé des bactéries photosynthétiques.

These bacteria then lived inside the blob and divided like they always had,

Ces bactéries vivaient alors à l'intérieur de la goutte, continuant à se diviser,

but their existence became linked.

mais leurs existences étaient devenues liées.

If you stumbled upon this living arrangement,

Si vous tombez sur une telle organisation,

you might just think that the whole thing was one organism,

vous pourrez penser que l'ensemble n'est qu'un seul organisme,

that the green photosynthetic bacteria were just a part of the blob

que la bactérie photosynthétique verte n'est qu'une partie de la goutte

that performed one of its life functions,

qui réalise une des fonctions vitales,

tout comme votre cœur est une partie de vous

just like your heart is a part of you

that performs the function of pumping your blood.

qui accomplit la fonction de pomper votre sang.

This process of cells living together is called endosymbiosis,

Ce processus de cellules vivant ensemble est appelé l'endosymbiose,

one organism living inside another.

un organisme vivant à l'intérieur de l'autre.

But the endosymbiosis didn't stop there.

Mais l'endosymbiose ne s'est pas arrêtée là.

What would happen if the other bacteria moved in, too?

Et si l'autre bactérie emménageait aussi ?

Now the cells of this species started becoming highly complex.

Les cellules de cette espèce commencèrent à se complexifier.

They were big and full of intricate structures

Elles étaient grosses et pleines de structures complexes

that we call chloroplasts and mitochondria.

que nous appelons chloroplastes et mitochondries.

These structures work together to harness sunlight,

Ensemble, elles utilisent la lumière du soleil,

make sugar,

en font des sucres,

and break down that sugar using the oxygen

et décomposent ces sucres en utilisant de l'oxygène

that right around this time started to appear in the Earth's atmosphere.

qui commençait tout juste à apparaître dans l'atmosphère.

Organisms absorbing other organisms

L'absorption d'organismes

was one way species adapted to the changing environmental conditions

était une façon pour les espèces de s'adapter aux changements de conditions

of their surroundings.

de leur environnement.

This little story highlights what biologists call the endosymbiotic theory,

Cette histoire décrit la théorie dite de l'endosymbiose par les biologistes,

the current best explanation of how complex cells evolved.

la meilleur explication actuelle de l'évolution des cellules complexes.

There's a lot of evidence that supports this theory,

Il y a beaucoup de preuves appuyant cette théorie,

but let's look at three main pieces.

mais regardons les trois pièces principales.

First, the chloroplasts and mitochondria in our cells multiply the very same way

Les chloroplastes, et les mitochondries de nos cellules, se multiplient exactement

as those ancient bacteria,

comme ces anciennes bactéries,

which are still around, by the way.

qui vivent encore, d'ailleurs.

In fact, if you destroy these structures in a cell, no new ones will appear.

En fait, si vous retirez ces structures, il n'en apparaîtra pas de nouvelles.

The cell can't make them.

La cellule ne peut pas les faire.

They can only make more of themselves.

Seules les structures elles-mêmes peuvent se multiplier.

Second piece of evidence.

Deuxième preuve.

Chloroplasts and mitochondria both contain their own DNA and ribosomes.

Les chloroplastes et mitochondries ont leurs propres ADN et ribosomes.

Their DNA has a circular structure

Leur ADN a une structure circulaire

that is strikingly similar to the DNA of the ancient bacteria,

qui ressemble de manière frappante à l'ADN de ces anciennes bactéries,

and it also contains many similar genes.

and contient des gènes similaires.

The ribosomes, or protein assembly machines of chloroplasts and mitochondria,

Les ribosomes assemblant les protéines des chloroplastes et mitochondries,

also have the same structure as ribosomes of ancient bacteria,

ont la même structure que ceux des anciennes bactéries,

but are different from the ribosomes

mais diffèrent des ribosomes

hanging around the rest of eukaryotic cell.

se trouvant dans le reste de la cellule eucaryote.

Lastly, think about the membranes involved in the engulfing process.

Enfin, pensez aux membranes impliquées dans le processus d'absorption.

Chloroplasts and mitochondria both have two membranes surrounding them,

Les chloroplastes et mitochondries ont toutes deux, deux membranes les entourant,

an inner and outer membrane.

une interne et une externe.

Their inner membrane contains some particular lipids and proteins

La membrane interne contient des lipides et protéines particuliers

that are not present in the outer membrane.

absents de la membrane externe.

Why is that significant?

Pourquoi est-ce important ?

Because their outer membrane used to belong to the blob cell.

Parce que la membrane externe appartenait à la cellule en forme de goutte.

When they were engulfed in the endosymbiosis process,

Lors du processus d'endosymbiose, ils furent absorbés

they got wrapped up in that membrane and kept their own as their inner one.

et enveloppés dans cette membrane, gardant la leur comme membrane interne.

Surely enough, those same lipids

Evidemment, ces lipides

and proteins are found on the membranes of the ancient bacteria.

et protéines sont trouvés dans les membranes de l'ancienne bactérie.

Biologists now use this theory

Les biologistes utilisent cette théorie

to explain the origin of the vast variety of eukaryotic organisms.

pour expliquer l'origine de l'importante diversité d'organismes eucaryotiques.

Take the green algae that grow on the walls of swimming pools.

Prenez les algues vertes qui poussent sur les murs des piscines.

A larger eukaryotic cell with spinning tail structures, or flagella,

Une cellule eucaryotique plus large, pourvue de flagelles,

at some point absorbed algae like these to form what we now call euglena.

absorba, à un certain point, une de ces algues pour former un euglène.

Euglena can perform photosynthesis,

Un euglène peut faire de la photosynthèse,

break down sugar using oxygen,

décomposer des sucres en utilisant l'oxygène,

and swim around pond water.

et nager dans l'eau de l'étang.

And as the theory would predict,

Comme la théorie le prédit,

the chloroplasts in these euglena have three membranes

les chloroplastes de ces euglènes ont trois membranes

since they had two before being engulfed.

étant donné qu'ils en avaient deux avant d'être absorbés.

The absorbing process of endosymbiotic theory

Le processus d'absorption de la théorie endosymbiotique

allowed organisms to combine powerful abilities

permet aux organismes de combiner de puissantes capacités

to become better adapted to life on Earth.

pour devenir mieux adaptés à la vie sur Terre.

The results were species capable of much more

Cela a donné des espèces capables de faire bien plus

than when they were separate organisms,

que quand ils étaient des organismes séparés.

and this was an evolutionary leap

Ce fut un saut évolutif

that lead to the microorganisms, plants,

qui mena aux microorganismes, aux plantes,

and animals we observe on the planet today.

et aux animaux que l'on observe sur la planète aujourd'hui.