Les chercheurs de Georgia Tech ont conçu l'une des premières souches de levure au monde à exploiter l'énergie lumineuse

Les chercheurs de Georgia Tech ont conçu l'une des premières souches de levure au monde à exploiter l'énergie lumineuse
Table
  1. Levure actionnée par la lumière : une percée dans la bioénergie et l'évolution cellulaire
    1. Un simple changement, un impact profond
    2. La recherche d’un regain d’énergie
    3. Transfert de gènes et évolution rapide
    4. Implications futures
    5. Un bel avenir pour la biologie synthétique


Les chercheurs de Georgia Tech ont conçu l'une des premières cellules de levure au monde capables d'exploiter l'énergie lumineuse, élargissant ainsi notre compréhension de l'évolution de ce caractère et ouvrant la voie à des progrès dans la production de biocarburants et le vieillissement cellulaire.

Levure actionnée par la lumière : une percée dans la bioénergie et l'évolution cellulaire

Des chercheurs du Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) ont franchi une étape importante en développant l’une des premières souches de levure capable d’exploiter l’énergie lumineuse. Cette découverte met non seulement en lumière l’évolution de ce trait, mais ouvre également des perspectives de progrès dans la production de biocarburants et dans l’étude du vieillissement cellulaire.

La levure, traditionnellement connue pour transformer les glucides en produits comme le pain et la bière dans des environnements sombres, montre une nouvelle facette avec ce développement. En effet, l’exposition à la lumière, qui pouvait auparavant gêner, voire ruiner son processus de fermentation, apparaît désormais comme un facteur stimulant.

Un simple changement, un impact profond

L'étude, publiée dans Current Biology, révèle comment les chercheurs ont transformé la levure en phototrophes (organismes qui captent et utilisent l'énergie lumineuse) en modifiant un seul gène. Étonnamment, cette modification a permis aux levures de croître 2 % plus vite à la lumière qu’à l’obscurité, sans nécessiter d’ajustements fins ni de manipulations complexes.

Cette capacité à doter facilement la levure d’un trait aussi important sur le plan évolutif pourrait signifier une avancée majeure dans notre compréhension de l’origine de ce trait et de la manière dont il peut être utilisé pour étudier des éléments tels que la production de biocarburants, l’évolution et le vieillissement cellulaire.

La recherche d’un regain d’énergie

Ce projet découle de recherches antérieures sur l’évolution de la vie multicellulaire. Lors d'expériences antérieures, il a été identifié que l'une des principales limites de l'évolution multicellulaire était l'énergie, notamment en ce qui concerne la diffusion de l'oxygène dans les tissus profonds.

C'est là qu'intervient l'idée d'utiliser la lumière comme source d'énergie alternative. Contrairement aux plantes, qui nécessitent un ensemble complexe de gènes et de protéines pour convertir la lumière en énergie, les chercheurs ont découvert que les rhodopsines (protéines qui convertissent la lumière en énergie sans le besoin de machinerie cellulaire supplémentaire) offrait une solution plus simple.

Transfert de gènes et évolution rapide

Le processus d’ajout d’un gène de rhodopsine, provenant d’un champignon parasite, à une levure commune représente un exemple de transfert horizontal de gènes. Ce type de transfert de gènes, commun avec des protéines telles que les rhodopsines, peut provoquer des progrès évolutifs significatifs en peu de temps.

Les chercheurs ont équipé la levure de rhodopsine vacuolaire, ce qui a entraîné une croissance environ 2 % plus rapide sous la lumière. Cette découverte fournit un aperçu crucial de l’évolution et souligne la facilité avec laquelle les rhodopsines se sont propagées à travers plusieurs lignées.

Implications futures

Au-delà des implications évolutives, cette avancée ouvre également la possibilité d’étudier comment les rhodopsines pourraient réduire les effets du vieillissement cellulaire. D'autres groupes de recherche utilisent déjà ces levures solaires pour faire progresser la bioproduction, ce qui pourrait marquer des améliorations significatives dans des domaines tels que la synthèse des biocarburants.

L'équipe Ratcliff, en particulier, est ravie d'explorer comment cet avantage supplémentaire pourrait influencer

passer de la levure unicellulaire aux organismes multicellulaires. Leur expérience Multicellulaire Long-Term Evolution (MuLTEE) fournit déjà un système modèle idéal pour cette recherche. L'intention est d'incorporer la phototrophie dans ce modèle et d'observer comment elle affecte son évolution.

Un bel avenir pour la biologie synthétique

En résumé, cette découverte change non seulement notre perception d’un organisme aussi commun que la levure, mais ouvre également de nouvelles voies d’étude dans des domaines aussi divers que la biologie évolutive, la gérontologie et la bioénergie. La capacité de transformer des organismes simples pour utiliser la lumière comme source d’énergie pourrait avoir des implications considérables, allant de la production d’aliments et de boissons à la création de formes de biocarburants plus durables et plus efficaces.

Cette avancée, qui semble simple sur le plan génétique, pourrait constituer un pas de géant dans notre compréhension et notre manipulation de la vie elle-même, montrant une fois de plus comment la science peut éclairer des voies inattendues vers l’avenir.

Via gatech.edu

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