Le nouvel arbre généalogique des royaumes végétaux
Un projet explique les fleurs, identifie une ‘Eve’

Par Rick Weiss
Washington Post Staff Writer
Le jeudi 5 août 1999 ; Page A01

Les scientifiques ont publié hier l’analyse la plus complète à ce jour de la façon dont le million d’espèces de plantes du monde sont liées les unes aux autres, renversant des théories de longue date sur la façon dont les premières algues unicellulaires ont progressé en taille et en complexité pour devenir les arbres et les fleurs voyantes qui se tiennent aujourd’hui au sommet de l’évolution des plantes.

Peut-être le plus surprenant, l’effort de cinq ans pour cartographier l’ensemble de l’arbre généalogique de toutes les plantes — impliquant plus de 200 scientifiques dans 12 pays — a déterminé qu’une fleur tropicale rare et jusqu’alors non annoncée est le plus proche parent vivant de la première plante à fleurs de la Terre.

La découverte inattendue déracine les deux principales théories sur ce à quoi ressemblait la première fleur, et résout apparemment ce que Charles Darwin appelait l' »abominable mystère » de la façon dont les plantes ont fait le saut de la monotonie verte primitive à la pleine ébullition florale. Cette métamorphose mondiale a alimenté une explosion de la diversité chez les insectes et d’autres animaux ainsi que chez les plantes.

La nouvelle analyse, présentée au 16e Congrès international de botanique à Saint-Louis, arrive également à la conclusion choquante qu’il existe au moins trois royaumes végétaux distincts plutôt qu’un seul, comme on l’enseigne aujourd’hui à la plupart des élèves du secondaire.

Il constate que les plantes ont envahi la terre non pas directement depuis la mer, comme de nombreux scientifiques l’avaient pensé, mais depuis l’eau douce, où elles ont passé des millions d’années à se préparer aux rigueurs de l’existence terrestre.

Et il conclut que les nombreuses familles de plantes vertes qui vivent aujourd’hui sur la terre ne descendent pas de parvenus évolutionnaires distincts, mais d’une seule « Eve » verte, dont un proche parent vit encore aujourd’hui dans des lacs vierges comme il y a plus d’un milliard d’années.

Le projet confirme également une découverte contre-intuitive, proposée pour la première fois il y a six ans, selon laquelle les champignons — y compris la levure et les champignons — sont plus étroitement liés aux humains qu’aux plantes.

« C’est la première tentative complète, coordonnée et à grande échelle de reconstruire l’une des principales branches de la vie », a déclaré Brent Mishler, professeur de biologie intégrative à l’Université de Californie à Berkeley et porte-parole du projet « Deep Green » financé par le gouvernement fédéral.

Au delà de la gratification intellectuelle que procure la compréhension de la façon dont les plantes du monde sont liées, les nouvelles découvertes pourraient avoir des avantages pratiques, a déclaré Peter Raven, directeur du Missouri Botanical Garden, qui accueille pendant une semaine la réunion de 4 000 botanistes.

Par exemple, a déclaré Raven, il est logique pour les botanistes qui cherchent de nouveaux composés médicinaux de se concentrer sur les plantes étroitement liées à celles déjà connues pour avoir des propriétés thérapeutiques. Mais cette approche a été entravée par l’absence d’un arbre généalogique précis.

A l’inverse, les défenseurs de l’environnement inquiets de l’accélération de l’extinction des plantes veulent préserver les graines et autres ressources génétiques d’un large éventail de plantes. Mais pour décider où concentrer leurs efforts, ils doivent savoir quelles plantes représentent les branches les plus disparates de l’arbre généalogique botanique.

Les spécialistes de la lutte contre les mauvaises herbes pourraient être en mesure de monter des attaques plus efficaces contre les espèces nouvellement envahissantes s’ils savaient à quelles espèces les nouveaux parasites sont apparentés et quels types de désherbants fonctionnent sur ces proches parents.

« C’est la capacité de comparer qui donne un sens à tout ce qui se passe en biologie », a déclaré Raven.

Ces nouveaux travaux ont été rendus possibles par les progrès récents de la cladistique, un domaine dans lequel les scientifiques comparent les traits les plus pertinents sur le plan de l’évolution parmi divers organismes plutôt que les plus évidents, comme le faisaient les taxonomistes d’antan. En comparant des traits clés, tels que les tissus conducteurs d’eau ou la forme des fleurs chez différentes espèces, vivantes et fossiles, les scientifiques peuvent déterminer quand et où de nouvelles « branches » ont fait irruption dans l’arbre généalogique qui ne cesse de se diversifier.

Les progrès de la génomique, un domaine qui suit les changements dans l’agencement des gènes au cours des millénaires, ont été tout aussi importants, permettant aux biologistes moléculaires de suivre les traces de l’évolution.

Mishler a prévenu que les biologistes qui se spécialisent dans la classification de l’évolution sont notoirement argumentatifs et que le nouveau tableau de l’évolution des plantes présenté est sûr de changer à mesure que de nouvelles données arrivent et que d’autres théories sont proposées. Mais contrairement aux efforts précédents, a-t-il dit, « ces nouveaux arbres généalogiques indiquent réellement une relation, et pas seulement une similitude superficielle ».

Ces nouveaux travaux jettent une lumière particulièrement spectaculaire sur l’émergence des plantes à fleurs (qui seraient apparues il y a environ 135 millions d’années) à partir de leurs prédécesseurs non florifères (qui persistent aujourd’hui sous forme de pins et de plantes apparentées).

Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que la première fleur ressemblait de près aux magnolias ou aux nénuphars actuels, tous deux dépourvus de nombreuses parties spécialisées que l’on trouve dans les fleurs plus modernes. Personne ne se doutait que le débat entre ces deux camps serait tranché par l’apparition d’une parente encore plus primitive, une petite fleur de couleur crème appelée Amborella, dont une seule espèce vit sur l’île de Nouvelle-Calédonie, dans le Pacifique Sud.

Quatre groupes de scientifiques ont présenté hier des preuves solides qu’Amborella — probablement pollinisée au début par des coléoptères préhistoriques — appartient à la branche la plus basse de l’arbre généalogique des plantes à fleurs, toutes les autres fleurs étant apparues plus tard dans l’histoire et « plus haut » dans cet arbre. Les plantes à fleurs ont un avantage sur les autres parce que leurs graines sont protégées à l’intérieur d’un fruit charnu.

D’autres chercheurs ont présenté des données montrant que les plantes vertes (y compris toutes les plantes terrestres), les plantes rouges et les plantes brunes (principalement les algues et les algues marines), ont évolué à partir de trois plantes unicellulaires différentes, et méritent donc d’être considérées comme des royaumes individuels.

Les champignons, y compris les champignons et la levure, constituent également un royaume indépendant. Mais dans le nouveau système, certains anciens champignons (comme les moisissures gluantes) ont été déplacés vers le royaume des plantes brunes.

« Les champignons sont réduits », a déclaré Mishler. « Ils sont plus maigres et plus méchants. »

Les chercheurs présents à la réunion ont également présenté des données indiquant que les plantes vertes primitives et unicellulaires se sont déplacées vers l’eau douce avant de prendre d’assaut la terre. Dans les étangs, elles sont devenues multicellulaires, gagnant l’avantage d’avoir des cellules qui peuvent se spécialiser dans des tâches spécifiques, y compris apprendre à retenir l’eau, une tactique de survie cruciale pour la vie sur terre.

De nombreux assauts sur la terre ont pu être faits, mais une seule lignée de plantes a survécu pour se diversifier en toutes les plantes terrestres connues aujourd’hui. De nouvelles données indiquent que la mère de cette lignée, l' »Ève » des plantes vertes, était quelque chose de très similaire à ce qu’on appelle aujourd’hui les coleochaetes, de minuscules plantes vertes de la taille d’une tête d’épingle et d’une seule cellule d’épaisseur, qui ont besoin d’une eau douce totalement exempte de polluants.

Certains avantages pratiques pourraient découler d’une meilleure compréhension de la façon dont les plantes ont fait la transition vers la terre, a déclaré Mishler. Les premières plantes à monter sur la terre ferme, les simples mousses, sont extrêmement résistantes au séchage, encore plus que les plantes supérieures, qui ont perdu une partie de cette capacité plus tard dans l’évolution. Les scientifiques tentent maintenant d’identifier les gènes des mousses qui pourraient être introduits dans les cultures pour les rendre plus résistantes à la sécheresse.