Un événement rarissime, survenu il y a 1 milliard d’années et à l’origine de la vie végétale sur Terre, s’est à nouveau produit

Il y a plus d’un milliard d’années, un phénomène biologique exceptionnel a transformé notre planète : une bactérie marine a été absorbée par une algue, donnant naissance à une nouvelle forme de vie capable de photosynthèse. Ce processus, appelé endosymbiose, a permis l’apparition des chloroplastes, les structures qui rendent la photosynthèse possible chez les plantes. C’est ainsi que la vie végétale est apparue sur Terre, modifiant durablement son atmosphère et ses écosystèmes.

Aujourd’hui, un événement tout aussi rare vient d’être observé par des scientifiques : une bactérie a été absorbée par une algue et est en train d’évoluer pour devenir un nouvel organite cellulaire, un phénomène qui ne s’est produit que trois fois dans toute l’histoire de la vie. Cette découverte ouvre des perspectives fascinantes sur l’évolution de la vie et sur de possibles révolutions en agriculture.

Les chercheurs ont découvert qu’une bactérie marine s’est intégrée dans une cellule d’algue et s’est transformée en une structure interne spécialisée, appelée nitroplaste. Cet organite a une capacité cruciale pour le développement des plantes : il fixe l’azote atmosphérique, le rendant utilisable pour la croissance des végétaux.

Ce processus, connu sous le nom de fixation de l’azote, est indispensable à la vie terrestre. Il permet de transformer l’azote de l’air en composés essentiels comme les acides aminés et l’ADN. Jusqu’à présent, seules quelques bactéries spécialisées pouvaient accomplir cette tâche, et les plantes devaient dépendre de ces bactéries ou d’engrais chimiques. Mais cette découverte pourrait changer radicalement notre compréhension du monde vivant et de son évolution.

L’azote est un élément fondamental pour la vie, mais sous sa forme gazeuse, il est inutilisable par la plupart des organismes. Seules certaines bactéries sont capables de le capter et de le transformer en ammoniac, une forme assimilable par les plantes.

Dans ce cas précis, les chercheurs ont identifié une bactérie nommée UCYN-A, qui vit en symbiose avec l’algue Braarudosphaera bigelowii. Au fil du temps, cette bactérie et son hôte ont développé une relation si étroite que leurs métabolismes sont désormais complètement synchronisés, à l’image de ce qui s’est passé avec les mitochondries et les chloroplastes lors des précédents événements d’endosymbiose.

Selon le chercheur Jonathan Zehr, spécialiste de cette symbiose, cette évolution suit exactement le même modèle que la transformation des mitochondries et des chloroplastes : une fusion entre deux organismes qui finit par donner naissance à un nouvel organite, profondément intégré au fonctionnement de la cellule.

L’apparition de ce nitroplaste ne concerne pas uniquement l’évolution du vivant : elle pourrait révolutionner les pratiques agricoles. Aujourd’hui, l’agriculture dépend fortement d’engrais azotés pour nourrir les cultures. Cependant, leur production est coûteuse en énergie et polluante, contribuant à la pollution des sols et des nappes phréatiques.

Si les scientifiques parviennent à comprendre le fonctionnement précis du nitroplaste et à reproduire ce mécanisme chez d’autres plantes, il serait alors possible de créer des cultures capables de fixer elles-mêmes l’azote de l’air, sans avoir besoin d’engrais artificiels. Cela réduirait considérablement l’impact environnemental de l’agriculture et améliorerait la productivité des cultures, notamment dans les régions où les sols sont pauvres en nutriments.

Le chercheur Tyler Coale, impliqué dans l’étude, explique que cette découverte pourrait inspirer des innovations majeures en biotechnologie agricole : « Ce que nous voyons ici est un tout nouveau modèle de fixation de l’azote, et il pourrait nous guider pour développer des plantes capables de se nourrir elles-mêmes sans fertilisants ».

Au-delà des applications agricoles, cette découverte est une preuve supplémentaire que l’évolution ne cesse jamais d’innover. Lorsque la première endosymbiose a donné naissance aux mitochondries, elle a permis aux cellules de produire efficacement de l’énergie, ouvrant la voie aux organismes complexes. Lorsque les chloroplastes sont apparus, les plantes ont commencé à capturer l’énergie solaire, transformant la planète en un monde verdoyant.

Aujourd’hui, la formation du nitroplaste montre que ce processus n’est pas figé dans le passé, mais continue encore aujourd’hui, offrant un aperçu fascinant de l’évolution en action.

Jonathan Zehr compare cette découverte à un immense puzzle biologique dont nous commençons seulement à assembler les pièces. Elle nous rappelle que, malgré des millions d’années d’évolution, la nature a encore bien des mystères à nous révéler.

Cette découverte soulève de nombreuses questions. Ce type de transformation cellulaire s’est-il produit ailleurs dans la nature, sans que nous l’ayons encore détecté ? Y a-t-il d’autres organismes qui développent de nouveaux organites sous nos yeux ?

Les chercheurs veulent désormais approfondir leur étude pour comprendre comment le nitroplaste s’est formé, comment il fonctionne exactement, et s’il pourrait être introduit dans des cultures agricoles. Si ces recherches aboutissent, elles pourraient marquer une avancée majeure pour la biologie, l’agriculture et la lutte contre le changement climatique.

L’observation de ce nouvel organite, un phénomène aussi rare que la naissance des mitochondries et des chloroplastes, est une avancée majeure dans notre compréhension du vivant. Elle nous permet de mieux saisir les mécanismes de l’évolution et ouvre la porte à des innovations agricoles qui pourraient transformer notre manière de cultiver la terre.

Alors que les scientifiques poursuivent leurs recherches, une question demeure : combien d’autres merveilles biologiques restent encore à découvrir sous nos microscopes ?