Phylogénie microbienne et les trois domaines

La comparaison de séquences moléculaires conservées a réorganisé l'arbre du vivant en trois domaines et a placé les microorganismes à sa fondation, révélant les archées comme une lignée aussi distincte des bactéries que des eucaryotes.

Definition

La phylogénie microbienne est la reconstruction des relations évolutives entre microorganismes à partir de données moléculaires, et le système à trois domaines est la classification résultante de la vie cellulaire en Bacteria, Archaea et Eukarya.

Scope

Ce sujet aborde l'utilisation de l'ARN ribosomal et d'autres molécules conservées comme chronomètres moléculaires ; la construction et l'interprétation des arbres phylogénétiques ; la reconnaissance des trois domaines, Bacteria, Archaea et Eukarya ; ainsi que les implications de ce cadre pour la classification de la diversité microbienne et l'inférence des relations évolutives profondes.

Core questions

• Comment les séquences moléculaires peuvent-elles révéler les relations évolutives ?
• Pourquoi l'ARN ribosomal est-il utilisé comme chronomètre moléculaire ?
• Quelles preuves soutiennent trois domaines plutôt que deux ?
• Comment la phylogénie éclaire-t-elle la classification microbienne ?

Key concepts

• Chronomètres moléculaires
• Phylogénie de l'ARN ribosomal
• Arbres phylogénétiques
• Bacteria, Archaea et Eukarya
• Arbre universel du vivant

Key theories

Hypothèse des trois domaines

Les comparaisons de séquences d'ARN ribosomal par Woese et Fox ont montré que les archées forment un domaine distinct des bactéries et des eucaryotes, établissant trois lignées primaires de vie cellulaire.

Mechanisms

Parce que les gènes, tels que ceux codant l'ARN ribosomal, sont présents dans toute vie cellulaire, évoluent lentement et sont fonctionnellement constants, les différences dans leurs séquences reflètent le temps écoulé depuis la divergence des lignées. L'alignement de ces séquences et l'analyse des schémas de différence produisent des arbres phylogénétiques, qui ont placé les archées sur une branche distincte des bactéries et des eucaryotes, et ont abouti à l'arbre universel à trois domaines.

Clinical relevance

Le cadre phylogénétique moléculaire sous-tend la classification et l'identification microbiennes modernes, permet de placer les microbes dans un contexte évolutif à partir des seules données de séquence, et fournit la base pour interpréter la diversité révélée par le séquençage environnemental.

History

En 1977, Carl Woese et George Fox ont rapporté que les comparaisons de séquences d'ARN ribosomal distinguaient un groupe qu'ils ont appelé archaebactéries des autres bactéries, menant au système à trois domaines qui a remplacé la simple dichotomie procaryote-eucaryote.

Key figures

• Carl Woese
• George Fox

Seminal works

• woese1977
• madigan2018

Frequently asked questions

Pourquoi l'ARN ribosomal est-il utilisé pour étudier l'évolution microbienne ?

Les gènes de l'ARN ribosomal sont présents chez tous les organismes cellulaires, remplissent la même fonction essentielle et évoluent lentement au fil du temps. Ces propriétés font de leurs séquences des enregistrements fiables de l'histoire évolutive qui peuvent être comparés entre des lignées très éloignées.