Colonies filles Volvox au sein d'une colonie mère Volvox. Crédit :Frank Vox
De nouvelles études de l'Institut Max Planck de biologie évolutive montrent que la compétition entre les différents stades de développement évolutif des cycles de vie multicellulaires peut être importante pour le développement d'une population entière. Sans concurrence directe, seul le taux de croissance d'une population détermine quel cycle de vie prévaut.
La concurrence écologique, en revanche, peut conduire à la sélection de cycles de vie complètement différents.
L'évolution des organismes multicellulaires est un processus central au cours de l'origine de la vie. Dans la plupart des cas, un organisme n'est multicellulaire que pour une partie de son cycle de vie :le cycle de vie multicellulaire le plus simple consiste en la croissance de la cellule germinale en une colonie et sa division en cellules individuelles pour produire de nouvelles cellules germinales.
Jusqu'à présent, la plupart des modèles théoriques supposent que la sélection entre les cycles de vie est déterminée par les propriétés internes des groupes multicellulaires, ce qui entraîne une concurrence de croissance. Dans le même temps, cependant, l'influence des interactions entre groupes sur l'évolution des cycles de vie est rarement prise en compte.
Vanessa Ress (Université de Hambourg), Arne Traulsen (Institut Max Planck de biologie évolutive, Plön) et Yuriy Pichugin (Université de Princeton, États-Unis) présentent maintenant un nouveau modèle qui prend en compte la compétition écologique entre les cycles de vie individuels - un projet qui a commencé dans le mémoire de maîtrise de Vanessa Ress sous la direction du Dr Pichugin.
Le modèle montre que le résultat de l'évolution peut être la coexistence entre plusieurs cycles de vie, ce qui serait impossible sans concurrence. De même, la recherche montre que les modèles qui négligent cette concurrence peuvent capturer la dynamique à court terme mais ne parviennent pas à prédire l'évolution au niveau de la population.
Les organismes multicellulaires tels que les animaux, les plantes, les champignons ou les algues rouges et brunes sont souvent formés par leurs cellules qui restent ensemble après la division cellulaire, contrairement aux espèces unicellulaires où les cellules se séparent avant la division suivante. Les organismes doivent cependant se reproduire, sinon leur espèce s'éteindra. Pour un organisme multicellulaire, cela signifie que certaines cellules doivent migrer pour se développer en un nouvel individu.
La combinaison de la croissance et de la reproduction d'un organisme forme un cycle de vie clonal. L'émergence de cycles de vie multicellulaires clonaux a été l'innovation centrale dans les premiers stades de l'évolution de la multicellularité. Là, des caractéristiques qui n'existent pas du tout chez les espèces unicellulaires deviennent cruciales pour le succès à long terme de la colonie de cellules, même la plus primitive. Ceux-ci incluent le nombre de cellules dans la colonie, la fréquence à laquelle les cellules migrent pour former de nouvelles colonies, la taille des cellules germinales libérées et le nombre de cellules germinales produites.
Étant donné que la reproduction, et donc l'aptitude des colonies de cellules simples, dépend de ces caractéristiques, elles sont immédiatement soumises à la sélection naturelle, qui favorise certains cycles de vie par rapport à d'autres.
Étant donné que la vie multicellulaire complexe descend de ces colonies de cellules simples, la compréhension de l'évolution des cycles de vie primitifs est cruciale pour comprendre l'évolution des organismes complexes.
La recherche a été publiée dans eLife . Évolution en temps réel
