Comment les cyanobactéries ont-elles conquis les océans ?

Bles algues tièdes, plus justement appelées cyanobactéries, ne mesurent que des fractions de millième de millimètre dans leur plus petite variante. Ces picocyanobactéries sont les plus petits organismes photosynthétiques connus et de loin les plus nombreux. Cependant, ils n’apparaissent pas seulement comme des producteurs de carbone organiquement lié. Certains se révèlent également être des consommateurs. Un groupe de recherche international dirigé par Giovanna Capovilla et Rogier Braakman du Massachusetts Institute of Technology de Cambridge a découvert qu’ils pouvaient même utiliser la chitine lorsqu’ils ont examiné la constitution génétique de différentes picocyanobactéries.

La chitine se trouve dans tout le corps des crustacés et autres arthropodes, qui laissent ce squelette externe comme déchet à chaque fois qu’ils muent. Comme la cellulose, la chitine est constituée d’une longue chaîne de molécules de glucose. Or, chaque molécule de sucre est modifiée par un appendice azoté. En conséquence, les macromolécules voisines sont si fortement liées que la chitine est plus dure et plus stable que la cellulose.

Les scientifiques ont découvert des gènes qui fournissent des enzymes pour la dégradation de la chitine dans les picocyanobactéries du genre Synechococcus et les représentants les plus primitifs du genre plus progressif Prochlorocoque. Dans le cas de certaines cyanobactéries en format miniature, l’assortiment de gènes correspondant s’est avéré complet. Ils peuvent complètement dissoudre et ingérer des particules de chitine. Comme Capovilla et ses collègues dans les Actes de l’American National Académie des sciences signalerla plupart des génomes étudiés ne contiennent pas tous les gènes nécessaires pour utiliser la chitine comme source de nourriture.

D’où vient l’appétit pour la chitine ?

Le gène de la première étape, dans lequel la longue chaîne de molécules de sucre est décomposée en petites parties, est particulièrement rare. La dégradation de la chitine est probablement souvent un effort conjoint de différents microbes, pour lesquels toutes les personnes impliquées n’ont pas besoin d’apporter la trousse à outils complète. Les produits de dégradation peuvent fournir de l’énergie pour le métabolisme des picocyanobactéries, mais peuvent aussi être directement incorporés dans la construction de la paroi cellulaire, par exemple. Les versions les plus modernes du genre Prochlorocoque, spécialisés dans la photosynthèse à haute intensité, ont perdu la capacité d’utiliser la chitine comme source d’énergie alternative. Et non seulement cela, ils manquent également de certains gènes pour le recyclage des éléments constitutifs qui apparaissent lors de la conversion et de l’expansion de la paroi cellulaire.

Les représentants les plus primitifs de Prochlorocoque De manière significative, ils vivent dans les profondeurs océaniques où la lumière pénètre si peu que la photosynthèse seule est à peine suffisante pour la vie. Avec la chitine comme source de carbone et d’énergie, ces picocyanobactéries peuvent encore s’y développer et y prospérer. D’autant plus qu’ils sont prêts à tout moment à commencer à décomposer la chitine : la gamme de gènes nécessaire à cela fournit en permanence des instructions de construction pour les enzymes en question.