PREMIERS ORGANISMES MULTICELLULAIRES: ORIGINE, CARACTÉRISTIQUES - LA BIOLOGIE - 2025

Les premiers organismes multicellulaires, selon l'une des hypothèses les plus acceptées, ont commencé à se regrouper en colonies ou en relations symbiotiques. Au fil du temps, les interactions entre les membres de la colonie ont commencé à être coopératives et bénéfiques pour tous.

Peu à peu, chaque cellule a subi un processus de spécialisation pour des tâches spécifiques, augmentant le degré de dépendance vis-à-vis de ses compagnons. Ce phénomène a été crucial dans l'évolution, permettant l'existence d'êtres complexes, augmentant leur taille et admettant différents systèmes d'organes.

Les organismes coloniaux, tels que Volvox, nous permettent d'émettre des hypothèses sur les caractéristiques potentielles des organismes multicellulaires ancestraux. Source: Frank Fox

Les organismes multicellulaires sont des organismes composés de plusieurs cellules - tels que des animaux, des plantes, certains champignons, etc. Actuellement, il existe plusieurs théories pour expliquer l'origine des êtres multicellulaires à partir de formes de vie unicellulaires qui se sont regroupées plus tard.

Pourquoi les organismes multicellulaires existent-ils?

La transition d'organismes unicellulaires à multicellulaires est l'une des questions les plus passionnantes et controversées parmi les biologistes. Cependant, avant de discuter des scénarios possibles qui ont donné lieu à la multicellularité, il faut se demander pourquoi il est nécessaire ou bénéfique d'être un organisme composé de nombreuses cellules.

Taille de cellule et rapport surface-volume (S / V)

Une cellule moyenne faisant partie du corps d'une plante ou d'un animal mesure entre 10 et 30 micromètres de diamètre. Un organisme ne peut pas croître en taille simplement en augmentant la taille d'une seule cellule en raison de la limitation imposée par le rapport de la surface au volume.

Différents gaz (tels que l'oxygène et le dioxyde de carbone), ions et autres molécules organiques doivent entrer et sortir de la cellule, traversant la surface délimitée par une membrane plasmique.

De là, il doit se répandre dans tout le volume de la cellule. Ainsi, la relation entre la surface et le volume est plus faible dans les grandes cellules, si on la compare avec le même paramètre dans les grandes cellules.

Une très grande cellule a une surface d'échange limitée

En suivant ce raisonnement, nous pouvons arriver à la conclusion que la surface d'échange diminue proportionnellement à l'augmentation de la taille des cellules. Prenons comme exemple un cube de 4 cm, avec un volume de 64 cm ³ et une surface de 96 cm ². Le ratio sera de 1,5 / 1.

En revanche, si nous prenons le même cube et le divisons en 8 cubes de deux centimètres, le rapport sera de 3/1.

Pour cette raison, si un organisme augmente sa taille, ce qui est bénéfique à plusieurs égards, comme la recherche de nourriture, la locomotion ou la fuite des prédateurs, il est préférable de le faire en augmentant le nombre de cellules et en maintenant ainsi une surface adéquate pour les animaux. processus d'échange.

Avantages d'être un organisme multicellulaire

Les avantages d'être un organisme multicellulaire vont au-delà de la simple augmentation de taille. La multicellularité a permis l'augmentation de la complexité biologique et la formation de nouvelles structures.

Ce phénomène a permis l'évolution de voies de coopération très sophistiquées et de comportements complémentaires entre les entités biologiques qui composent le système.

Inconvénients d'être un organisme multicellulaire

Malgré ces bénéfices, on trouve des exemples - comme dans plusieurs espèces de champignons - de perte de multicellularité, revenant à la condition ancestrale des êtres unicellulaires.

Lorsque les systèmes coopératifs échouent entre les cellules du corps, des conséquences négatives peuvent en résulter. L'exemple le plus illustratif est le cancer. Cependant, il existe plusieurs voies qui, dans la plupart des cas, parviennent à assurer la coopération.

Quels ont été les premiers organismes multicellulaires?

Les débuts de la multicellularité remontent à un passé très lointain, il y a plus d'un milliard d'années, selon certains auteurs (par exemple, Selden et Nudds, 2012).

Parce que les formes transitionnelles ont été mal conservées dans les archives fossiles, on en sait peu sur elles et leur physiologie, écologie et évolution, ce qui rend difficile le processus de construction d'une reconstruction de la multicellularité naissante.

En fait, on ne sait pas si ces premiers fossiles étaient des animaux, des plantes, des champignons ou l'une de ces lignées. Les fossiles sont caractérisés par le fait qu'ils sont des organismes plats, avec une surface / un volume élevé.

Évolution des organismes multicellulaires

Comme les organismes multicellulaires sont composés de plusieurs cellules, la première étape du développement évolutif de cette condition aurait dû être le regroupement de cellules. Cela peut se produire de différentes manières:

Hypothèse coloniale et symbiotique

Ces deux hypothèses proposent que l'ancêtre originel des êtres multicellulaires étaient des colonies ou des êtres unicellulaires qui établissaient des relations symbiotiques entre eux.

On ne sait pas encore si l'agrégat a été formé à partir de cellules à identité génétique différentielle (comme un biofilm ou un biofilm) ou à partir de cellules souches et filles - génétiquement identiques. Cette dernière option est plus possible, car les conflits d'intérêt génétiques sont évités dans les cellules apparentées.

La transition d'êtres unicellulaires à des organismes multicellulaires implique plusieurs étapes. Le premier est la division progressive du travail au sein des cellules qui travaillent ensemble. Certains prennent des fonctions somatiques, tandis que d'autres deviennent les éléments reproducteurs.

Ainsi, chaque cellule devient plus dépendante de ses voisins et acquiert une spécialisation dans une tâche particulière. La sélection a favorisé les organismes qui se sont regroupés dans ces premières colonies par rapport à ceux qui sont restés solitaires.

De nos jours, les chercheurs recherchent les conditions possibles qui ont conduit à la formation de ces grappes et les causes qui auraient pu conduire à leur faveur - par rapport aux formes unicellulaires. Des organismes coloniaux sont utilisés qui pourraient rappeler les colonies ancestrales hypothétiques.

Hypothèse de syncytium

Un syncytium est une cellule qui contient plusieurs noyaux. Cette hypothèse suggère la formation de membranes internes au sein d'un syncytium ancestral, permettant le développement de multiples compartiments au sein d'une même cellule.

Origine des organismes multicellulaires

Les preuves actuelles indiquent que la condition multicellulaire est apparue indépendamment dans plus de 16 lignées d'eucaryotes, y compris des animaux, des plantes et des champignons.

L'application de nouvelles technologies comme la génomique et la compréhension des relations phylogénétiques nous a permis de suggérer que la multicellularité suivait une trajectoire commune, à commencer par la cooptation des gènes liés à l'adhérence. La création de ces canaux a permis la communication entre les cellules.

Références

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