Jusqu’où la nature peut-elle étendre l’individualité ?

How Far Can Nature Stretch Individuality?

Quand les gens meurent, nos corps entiers meurent avec nous. Le cœur cesse de pomper ; l’intestin cesse de digérer; chaque cellule qui porte l’empreinte génétique d’une personne finit par s’éteindre, jusqu’à ce que sa signature moléculaire soit éteinte. C’est la malédiction des humains – vraiment, la plupart animaux’—constitution multicellulaire : les cellules de notre corps sont si spécialisées, si interdépendantes, que leurs destins sont étroitement liés même dans la mort.

Cependant, la multicellularité n’a pas à se manifester de cette façon. Juste un saut, un saut et un saut de nous sur l’arbre de vie sont les choanoflagellés—petites créatures marines et d’eau douce à peu près de la taille d’une levure. Les choanoflagellés apparaissent généralement comme des cellules individuelles avec une longue queue fouettée, une tête bulbeuse et un collier à froufrous, ressemblant, comme mon collègue Ed Yong l’a décrit de façon mémorable, « un sperme portant une jupe. » Mais dans de bonnes conditions, les choanoflagellés peuvent également s’épanouir en corps à plusieurs cellules, réunissant des cellules individuelles en entités uniques qui, avec un peu de louchement et d’imagination, présentent de curieuses ressemblances avec les corps des animaux. Leurs corps, comme le nôtre, sont généralement génétiquement identiques d’un bout à l’autre; leurs corps, comme le nôtre, peuvent se plier et fléchir, comme s’ils étaient composés de muscles en mouvement. Leur corps, comme le nôtre, peut même abritent de minuscules communautés de bactéries cela peut les aider à survivre.

Lorsqu’ils sont soufflés ou tranchés, cependant, les corps choanoflagellés ne saignent pas et ne s’effondrent pas en morceaux charnus, comme le nôtre. Ils se désagrègent en cellules individuelles, chacun maintenant libre de s’éloigner de ses anciens compatriotes et de partir seul. Il n’y a pas de limite théorique à cette résilience, m’ont dit les experts : si un prédateur consommait 99 % d’une coalition de choanos, toutes les cellules restantes pourraient persister – l’équivalent approximatif d’un seul doigt humain, laissé par une explosion, rampant pour commencer. exister à nouveau.

En une seule vie, un choanoflagellé peut « modifier complètement sa façon d’interagir avec l’environnement, de manière vraiment fondamentale », explique Nicole King, biologiste des choanoflagellés à l’UC Berkeley. Il peut déplacer ses moyens de étant dans ce monde. Cette forme souple de multicellularité n’est pas celle que la lignée animale a conservée, mais son existence pourrait tout de même en dire long sur nos origines. L’étude de ces petites créatures a contribué à remodeler la façon dont les humains conçoivent les corps complexes, même ce que signifie être un individuel– une notion qui est remise en question chaque fois qu’une cellule réussit à se séparer du corps auquel elle appartenait autrefois.

Pour toute créature capable de réussir, la gestion de la multicellularité s’accompagne de avantages évidents. Les corps plus grands se déplacent plus rapidement, utilisent les nutriments plus efficacement et résistent plus facilement aux facteurs de stress de la vie ; ils sont Plus fort pour les prédateurs à avaler et mieux pour chasser les proies. Au cours de l’évolution, la multicellularité s’est avérée être une telle aubaine qu’on pense qu’elle a surgi jusqu’à 25 fois distinctes– peut-être plus – au cours des 800 derniers millions d’années environ, engendrant la faune, la flore, les champignons d’aujourd’hui et plus encore sous toutes leurs formes sauvages et merveilleuses. Mais les membres modernes de la lignée animale – des millions et des millions d’espèces d’entre eux qui volettent et volent et sprintent et nagent et se tortillent et rampent – peuvent tous retracer leurs origines à un singulier Uni-à-multi changer. « Tout le monde s’accorde à dire que la multicellularité chez les animaux a évolué une fois », explique Pawel Burkhardt, neurobiologiste à l’Université de Bergen, en Norvège.

La façon dont nos ancêtres ont réussi cela reste cependant un grand mystère. Les choanoflagellés offrent un indice crucial. Les créatures sont largement considérées comme les parents unicellulaires vivants les plus proches des animaux : une brindille sœur sur l’arbre de vie qui a grandi à côté de la nôtre. Ce positionnement fait des choanoflagellés l’un des meilleurs aperçus modernes de la branche d’où est issue la lignée animale, explique Flora Rutaganira, biologiste à l’Université de Stanford.

Plus de 100 espèces de choanoflagellés ont été identifiées à ce jour par les scientifiques. Pour autant que les experts puissent en juger, les créatures se contentent de rester seules dans de nombreuses circonstances. Dans leur état unicellulaire par défaut, ils passent leurs journées à nager et à brouter des bactéries ; quand il est temps de se faire plus d’eux-mêmes, les choanos simples doublent de taille, puis se séparent proprement en deux. Parfois, cependant, les choanos décident qu’une vie solitaire ne suffit pas. Au lieu de se séparer complètement après la division, les cellules nouveau-nées qui auraient pu autrefois serpenter restent attachées ensemble. Dans l’espèce Salpingoeca rosette, même les entrailles des cellules peuvent s’interconnecterun peu comme un cordon ombilical entre parent et enfant qui ne se coupe jamais complètement.

En répétant ce processus, les colonies de choanoflagellés peuvent gonfler contenir des dizaines, voire des centaines de cellules, m’a dit King, et prendre une ménagerie de formes. Comme l’a constaté Thibaut Brunet, biologiste à l’Institut Pasteur, à Paris, certains, comme l’acrobate Choanoeca flexaboîte assembler dans colonies en forme de coupe lorsqu’il est exposé à une lumière abondante; un plongeon dans l’obscurité, quant à lui, incite les groupes à s’inverser afin que leurs extrémités ondulées soient tournées vers l’extérieur plutôt que vers l’intérieur, une conformation qui facilite la nage de la coterie. D’autres espèces, dont S. rosette, fleur dans le rosettes grumeleuses qui leur donnent leur nom lorsqu’ils sont en présence de certains types de bactéries. Jetez un coup d’œil attentif à certaines de ces colonies en forme d’orbe, m’a dit King, et elles pourraient vous sembler familières : en gros, thématiquement, elles ressemblent presque à des embryons d’animaux, gonflant vers l’extérieur dans des corps, prêts à naître.

Les colonies de choanoflagellés ne sont pas vraiment faites pour durer. En laboratoire, les scientifiques peuvent disperser les colonies en les secouant ou en les affamant, voire en les pressant dans un espace restreint. Ce qui était autrefois un corps « se désintègre simplement » en ses composants cellulaires, m’a dit Burkhardt, comme s’il n’avait jamais été entier. Ce basculement est une capacité étrange et puissante. Aussi grands que puissent être les gros corps, ils sont aussi encombrants, surtout lorsque la nourriture se fait rare. Les cellules individuelles sont plus faciles à rassasier avec des nutriments limités et se reproduisent plus rapidement; ils sont plus adaptables aux conditions changeantes, parce qu’ils n’ont pas à attendre que des dizaines de leurs camarades « parviennent à un consensus », m’a dit Rutaganira. Les événements d’extinction massive de la Terre ont eu un impact disproportionné sur les grands animaux, tout en épargnant les rapides et les petits, explique Pedro Márquez-Zacarías, biologiste de l’évolution à l’Institut Santa Fe.

De telles stratégies flexibles pourraient être une façon étrange de penser à la multicellularité, du moins pour les humains, dont les notions correspondent aux traits de notre propre corps : stable, codépendante, composée de cellules qui ne peuvent survivre que si elles font partie d’un ensemble plus vaste. . C’est ainsi que King a conçu le concept pour la première fois lorsqu’elle a lancé son laboratoire il y a plus de dix ans. Maintenant, cependant, « j’ai vu que la multicellularité existe le long d’un continuum », m’a-t-elle dit. La coopération peut se manifester d’une multitude de façons, des affiliations passagères – petites conversations cellulaires – à la confiance mutuelle permanente.

Les humains ont déjà vu leurs notions d’indépendance remises en question. Les créatures super-sociales telles que les abeilles et les rats-taupes nus, par exemple, vivent dans des sociétés familiales tellement soudées qu’elles ne peuvent fonctionner qu’en tant que collectif ; les entrailles des animaux abritent des communautés animées de microbes qui évoluent aux côtés de leurs hôtes. (Par coïncidence, ou non, certains choanos semblent également capables de abritant un microbiome sur mesure sous forme de colonie, comme une équipe maintenant dirigée par Alain Garcia de las Bayonas de l’UC Berkeley a trouvé.) Il n’est pas rare de tourner de nombreux dans une. Mais les choanos font partie des créatures qui renversent ce récit et interrogent les mondes qui existent dans nous. Lorsqu’ils sont en colonies, ce sont des individus en haut d’individus; lorsqu’ils se fragmentent, ils en font plusieurs à partir d’un seul. La définition de soi des Choanoflagellés « peut exister à plusieurs niveaux d’empilement, comme les poupées russes », explique María Rebolleda-Gómez, biologiste à l’UC Irvine. Tant que la sélection naturelle et l’évolution peuvent agir sur une entité – un groupe, une créature, une cellule, un gène – il y a sans doute un individu qui se cache à l’intérieur.

En comparaison, la multicellularité obligatoire des humains peut sembler stricte et étouffante. Mais nous ne devrions probablement pas être aussi jaloux. Une créature qui « avait beaucoup de cellules qui pourraient décider de partir d’elles-mêmes à tout moment aurait beaucoup de problèmes », explique Iñaki Ruiz-Trillo, biologiste à l’Institut catalan de recherche et d’études avancées, en Espagne. sorte de film d’horreur en devenir. C’est un peu ce qui se passe avec le cancer, où les cellules commencent à s’éloigner de leurs collègues, m’a dit Márquez-Zacarías. C’est une trahison microscopique, une rupture du pacte multicellulaire implicite : les cellules individuelles réacquièrent le type d’autonomie qu’elles avaient autrefois perdues.

La multicellularité humaine fonctionne mieux lorsqu’elle est soutenue par d’innombrables actes de bien sociétal : le rapprochement répété des cellules. Chacune de nos cellules a fait le sacrifice ultime de sa propre indépendance et, dans la plupart des cas, de la possibilité de se reproduire. Mais des rébellions se produisent. La coopération, même au sein des individus, ne tient qu’à un fil : une trêve qui, à tout moment, peut rompre. Même un choanoflagellé autrefois collaboratif refusera de couler avec son navire.

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