LES 3 DOMAINES DE LA BIOLOGIE (CLASSIFICATION WOESE) - LA BIOLOGIE - 2025

Les trois domaines de la biologie ou système à trois domaines est une classification proposée par le biologiste Carl Woese à la fin des années 1970, qui a divisé les êtres organiques en domaines Bactéries, Archaea et Eukaryota.

Cette classification du «domaine» est supérieure au système traditionnel de division en cinq ou six royaumes, avec lequel nous sommes le plus familiers. La division fondamentale des domaines consiste à diviser les procaryotes en deux domaines, où les archées sont plus liées aux eucaryotes qu'à l'autre groupe de procaryotes - les bactéries.

Source: Rock 'n Roll, de Wikimedia Commons

Cet arrangement phylogénétique est largement accepté par la plupart des biologistes. Cependant, avec le développement de la bioinformatique et des outils statistiques, certains auteurs ont proposé de nouvelles relations entre êtres vivants, ce qui défie la classification de Woese.

Historique de la classification

Division en deux royaumes: Animalia et Plantae

Avant la publication des travaux de Woese et de ses collègues, les biologistes utilisaient une classification «traditionnelle», utilisant une dichotomie simple et intuitive qui séparait les plantes des animaux - formellement Animalia et Plantae.

Dans cette division, toutes les bactéries, champignons et protistes photosynthétiques étaient considérés comme des «plantes», tandis que les protozoaires étaient regroupés avec les animaux.

Avec les progrès de la science, le développement de méthodologies modernes et une analyse plus approfondie des êtres organiques, il est devenu clair que la division en plantes et en animaux ne correspondait pas à la véritable histoire évolutive de ceux-ci. En fait, il s'agissait d'une simplification «rustique» et incohérente des relations entre eux.

Division en trois royaumes:

Dans le but de remédier à cette situation, le célèbre biologiste évolutionniste et ornithologue Ernst Haeckel a ajouté un nouveau royaume à la liste: le royaume protiste.

Cette classification permet une division plus claire des formulaires qui ne doivent évidemment pas être groupés. Cependant, la classification est restée extrêmement problématique.

Division en cinq royaumes

En 1969, l'écologiste américain Robert Harding Whittaker a proposé le schéma de division en cinq royaumes: Animalia, Plantae, Fungi, Monera et Prostista.

Ce système est basé principalement sur les types de cellules qui composent les organismes. Les membres de Monera sont des êtres unicellulaires et procaryotes, tandis que les protistes sont également unicellulaires, mais eucaryotes.

Les trois règnes restants - Animalia, Plantae et Fungi - sont classés en fonction de leur mode d'acquisition des nutriments. Les plantes ont des capacités photosynthétiques, les champignons sécrètent des enzymes dans l'environnement, puis l'absorption des nutriments, et les animaux consomment leur nourriture, avec digestion interne ou externe.

La division des organismes en cinq règnes était largement acceptée par les systématistes de l'époque, car ils considéraient que la classification était de plus en plus ajustée aux relations évolutives réelles des êtres vivants.

Division en trois domaines

Dans les années 1970, le professeur Carl Woese de l'Université de l'Illinois a commencé à trouver des preuves d'un certain groupe inconnu d'organismes unicellulaires très frappants. Ceux-ci vivaient dans des environnements avec des conditions extrêmes de température, de salinité et de pH, où l'on pensait que la vie ne pouvait pas être maintenue.

À première vue, ces organismes étaient classés comme des bactéries et étaient appelés archéobactéries. Cependant, un examen plus approfondi et plus détaillé des archéobactéries a montré que les différences avec les bactéries étaient si frappantes qu'elles ne pouvaient pas être classées dans le même groupe. En fait, la ressemblance était simplement superficielle.

De cette manière, les preuves moléculaires ont permis à ce groupe de chercheurs d'établir un système de classification de trois domaines: les bactéries, les archées et les eucaryotes.

La proposition de nouvelles relations généalogiques entre les organismes a marqué un événement d'une grande importance dans la biologie moderne. Cette découverte importante a conduit Woese à remporter la Médaille nationale de la science en 2000.

Les trois domaines de la vie

L'arbre de vie proposé par Carl Woese établit les relations généalogiques possibles entre les êtres organiques, suggérant l'existence de trois domaines de vie.

Cette hypothèse a été proposée grâce à l'analyse de l'ARN ribosomal 16S - abrégé en ARNr 16S.

Ce marqueur est un composant de la sous-unité 30S du ribosome procaryote. Suite aux travaux de Woese, il a été largement utilisé pour l'inférence phylogénétique. Aujourd'hui, il est très utile d'établir la classification et l'identification des bactéries.

Ci-dessous, nous décrirons les caractéristiques les plus notables de chacun des membres qui composent les trois domaines de la vie:

Domaine des Archées

Archée

Les archées sont des organismes qui se caractérisent principalement par des environnements vivants avec des conditions extrêmes de température, d'acidité, de pH, entre autres.

De cette façon, ils ont été trouvés dans des eaux avec des concentrations salines significativement élevées, des environnements acides et des sources chaudes. De plus, certaines archées habitent également des régions aux conditions «moyennes», comme le sol ou le tube digestif de certains animaux.

Du point de vue cellulaire et structurel, les archées sont caractérisées par: elles n'ont pas de membrane nucléaire, les lipides des membranes sont liés par des liaisons éther, elles présentent une paroi cellulaire - mais celle-ci n'est pas composée de peptidoglycane, et la structure des gènes est semblable aux eucaryotes sur les chromosomes circulaires.

La reproduction de ces procaryotes est asexuée et le transfert horizontal de gènes a été mis en évidence.

Classification des archées

Ils sont classés comme méthanogènes, halophiles et thermoacidophiles. Le premier groupe utilise du dioxyde de carbone, de l'hydrogène et de l'azote pour produire de l'énergie, produisant du méthane comme un déchet. Le premier arc à séquencer appartient à ce groupe.

Le deuxième groupe, les halophiles sont des «amateurs de sel». Pour son développement, il est nécessaire que l'environnement ait une concentration saline environ 10 fois supérieure à celle de l'océan. Certaines espèces peuvent tolérer des concentrations jusqu'à 30 fois plus élevées. Ces micro-organismes se trouvent dans la mer Morte et dans les étangs évaporés.

Enfin, les thermoacidophiles sont capables de résister à des températures extrêmes: supérieures à 60 degrés (certains peuvent tolérer plus de 100 degrés) et inférieures au point de congélation de l'eau.

Il est nécessaire de préciser que ce sont les conditions optimales pour la vie de ces micro-organismes - si nous les exposons à la température ambiante, il est tout à fait possible qu'ils mourront.

Domaine des bactéries

Bactérie Mycobacterium tuberculosis

Le domaine de la bactérie comprend un grand groupe de microorganismes procaryotes. En général, nous les associons généralement à des maladies. Rien n'est plus éloigné de la réalité que ce malentendu.

S'il est vrai que certaines bactéries causent des maladies mortelles, beaucoup d'entre elles sont bénéfiques ou vivent dans notre corps établissant des relations commensales, faisant partie de notre flore normale.

Les bactéries n'ont pas de membrane nucléaire, elles manquent d'organites elles-mêmes, leur membrane cellulaire est constituée de lipides avec des liaisons de type ester et la paroi est constituée de peptidoglycane.

Ils se reproduisent de manière asexuée et des événements de transfert horizontal de gènes ont été mis en évidence.

Classification des bactéries

Bien que la classification des bactéries soit vraiment complexe, nous aborderons ici les divisions fondamentales du domaine, les cyanobactéries et les eubactéries.

Les membres des cyanobactéries sont des bactéries photosynthétiques bleu-vert qui produisent de l'oxygène. Selon les archives fossiles, ils sont apparus il y a environ 3,2 milliards d'années et étaient responsables du changement radical d'un environnement anaérobie à un environnement aérobie (riche en oxygène).

Les eubactéries, pour leur part, sont les vraies bactéries. Ceux-ci se présentent sous des morphologies variées (cocci, bacilles, vibrions, hélicoïdaux, entre autres) et ont des structures modifiées pour leur mobilité, comme les cils et les flagelles.

Domaine d'Eukarya

Représentation de cellules humaines eucaryotes. Vous pouvez voir le noyau

Les eucaryotes sont des organismes qui se distinguent principalement par la présence d'un noyau bien défini, délimité par une membrane biologique complexe.

Comparée aux autres domaines, la membrane a une variété de structure et les lipides présentent des liaisons de type ester. Ils présentent de véritables organites, délimités par des membranes, la structure du génome est similaire aux archées, et il est organisé en chromosomes linéaires.

La reproduction en groupe est extraordinairement diversifiée, présentant des modalités à la fois sexuelles et asexuées, et de nombreux membres du groupe sont capables de se reproduire des deux manières - elles ne s'excluent pas mutuellement.

Classification des eucaryotes

Il comprend quatre règnes aux formes très variées et hétérogènes: les protistes, les champignons, les pantas et les animaux.

Les protistes sont des eucaryotes unicellulaires, comme l'euglène et la paremecia. Les organismes que nous connaissons communément sous le nom de champignons sont les membres du royaume des champignons. Il existe des formes uni et multicellulaires. Ce sont des éléments clés des écosystèmes pour dégrader la matière organique morte.

Les plantes sont constituées d'organismes photosynthétiques avec une paroi cellulaire principalement constituée de cellulose. Sa caractéristique la plus remarquable est la présence du pigment photosynthétique: la chlorophylle.

Il comprend des fougères, des mousses, des fougères, des gymnospermes et des angiospermes.

Les animaux comprennent un groupe d'êtres organiques multicellulaires hétérotrophes, dont la plupart ont la capacité de mouvement et de déplacement. Ils sont divisés en deux grands groupes: les invertébrés et les invertébrés.

Les invertébrés sont constitués de porifères, de cnidaires, de nématodes, de mollusques, d'arthropodes, d'échinodermes et d'autres petits groupes. De même, les vertébrés sont des poissons, des amphibiens, des reptiles, des oiseaux et des mammifères.

Les animaux ont réussi à coloniser pratiquement tous les environnements, y compris les océans et les environnements aériens, présentant un ensemble complexe d'adaptations pour chacun.

Références

1. Forterre P. (2015). L'arbre de vie universel: une mise à jour. Frontiers in microbiology, 6, 717.
2. Koonin EV (2014). Vision de Carl Woese de l'évolution cellulaire et des domaines de la vie. Biologie de l'ARN, 11 (3), 197-204.
3. Margulis, L. et Chapman, MJ (2009). Royaumes et domaines: un guide illustré des phylums de la vie sur Terre. Presse académique.
4. Sapp, J. (2009). Les nouveaux fondements de l'évolution: sur l'arbre de vie. Presse d'université d'Oxford.
5. Sapp, J., et Fox, GE (2013). La quête singulière d'un arbre de vie universel. Revues de microbiologie et de biologie moléculaire: MMBR, 77 (4), 541-50.
6. Staley JT (2017). La théorie des cellules de domaine soutient l'évolution indépendante des eucarya, des bactéries et des archées et l'hypothèse de la communauté du compartiment nucléaire. Biologie ouverte, 7 (6), 170041.