Nous aimons penser que nous sommes des entités autonomes, mais en réalité, nous sommes plus comme des écosystèmes ambulants, grouillant de bactéries, de virus et d'autres microbes. Il s'avère que les différences dans ces microbes pourraient être aussi cruciales pour l'évolution et la variation naturelle que les mutations génétiques.
Cette nouvelle perspective a été discutée dans une publication récente de Seth Bordenstein, directeur du One Health Microbiome Center de Penn State, qui est professeur de biologie et d'entomologie et détient la chaire Dorothy Foehr Huck et J. Lloyd Huck en sciences du microbiome.
Bordenstein, avec 21 collègues du monde entier, collectivement connus sous le nom de Holobiont Biology Network, propose que comprendre les relations entre les microbes et leurs hôtes mènera à une compréhension plus profonde de la variation biologique.
Nous avons tous entendu parler de l'évolution auparavant, mais que signifie vraiment ce terme ?
« La définition de longue date de l'évolution est le processus par lequel les êtres vivants changent au fil du temps en raison de mutations progressives et d'adaptations à leur environnement », explique Bordenstein.
Ces adaptations sont généralement motivées par la sélection naturelle, un processus qui implique que des traits avantageux soient transmis à la descendance.
Cependant, lorsque nous incorporons le microbiome, la collection de tous les microbes dans et sur un organisme hôte, le processus d'évolution devient beaucoup plus intéressant et complexe.
Traditionnellement, nous avons séparé les formes de vie visibles et invisibles dans la façon dont nous les considérons et les étudions. De nombreux scientifiques pensent encore aux microbes comme à du bruit de fond ou à de simples contaminants.
Mais il s'avère que cette approche pourrait avoir sous-estimé les microbes.
« Les microbes sont la base de la biosphère », déclare Bordenstein. « Chaque organisme hôte vit en contact et en association avec des microbes, et ces microbes peuvent provoquer des variations de traits. »
Cette réalisation a donné naissance à un nouveau concept - la biologie holobionte ; une compréhension multidisciplinaire et holistique de la façon dont les formes et fonctions de la vie dépendent des relations entre les microorganismes et leurs hôtes.
La biologie holobionte considère les organismes et les microbes avec lesquels ils sont inextricablement liés comme un tout, plutôt que comme des entités séparées.
Le domaine de la biologie catégorise traditionnellement les êtres vivants en taxa. Mais la biologie holobionte pose une opportunité passionnante et stimulante de repenser ce cadre.
« Nous soutenons que les organismes ne sont pas autonomes. Ils existent, par définition, toujours en association et en contact avec des microbes », explique Bordenstein.
Cette nouvelle façon de penser pourrait ouvrir des portes pour exploiter le pouvoir du microbiome afin d'améliorer la santé, la résilience en matière de durabilité environnementale et les avancées en agriculture.
Pensez-y : que se passerait-il si nous pouvions utiliser des microbes pour combattre des maladies chroniques comme le cancer ou rendre l'agriculture plus résistante au changement climatique ?
Le célèbre traité de Darwin, L'Origine des espèces, est une pierre angulaire de la biologie moderne. Cependant, il a été écrit en pensant aux espèces animales et végétales et n'a pas tenu compte de la multitude de microbes invisibles qui font partie de chaque macro-organisme individuel.
Maintenant que nous en savons beaucoup plus sur le rôle fondamental des microbes dans la biosphère, nous pouvons ajouter une nouvelle couche à notre compréhension de l'évolution.
Dans les années 1920 à 1940, la biologie a connu une révolution connue sous le nom de Synthèse moderne, où les lois génétiques de Mendel ont été fusionnées avec la théorie de l'évolution de Darwin. Cela a créé une explication complète de la façon dont de nouvelles variations de forme et de fonction se développent au fil du temps.
Nous sommes peut-être actuellement à l'aube d'une autre révolution, une post-Synthèse moderne. Comme le souligne Bordenstein, nous prenons maintenant en compte le rôle des microbes dans notre compréhension de la génétique et de l'évolution.
Comment incorporons-nous cette nouvelle compréhension de l'importance des microbes dans la biologie et l'évolution de tous les organismes ? Les auteurs du Holobiont Biology Network affirment que cela doit commencer par redéfinir et réenseigner la biologie.
« Nous pensons aux animaux et aux plantes comme à un consortium de cellules hôtes et microbiennes qui influencent l'anatomie et la physiologie », explique Bordenstein.
Il y a également un besoin de nouveaux outils analytiques pour déterminer la contribution des microbes et comment ils interagissent avec la génétique pour expliquer les traits. Une fois que nous aurons ces outils analytiques en place, nous pourrons concevoir des microbes et des microbiomes autant que nous pouvons concevoir des gènes pour obtenir de meilleurs résultats pour les organismes.
Les microbes sont là depuis quatre milliards d'années, et ils sont en nombre supérieur aux étoiles dans l'univers par des ordres de grandeur. Il y a plus de bactéries dans votre bouche qu'il n'y a de personnes sur la planète. Ils ont façonné notre monde de manière que nous commençons à peine à comprendre.
Des recherches montrent qu'ils pourraient également jouer un rôle dans la détermination de qui est plus susceptible de développer un cancer du côlon, d'avoir un taux de cholestérol élevé ou un indice de masse corporelle moyen. Après tout, nous ne contenons pas seulement nos propres gènes, mais aussi ceux des milliards de micro-organismes qui vivent en nous et sur nous.
« Ce que nous apprenons aujourd'hui et au cours de la dernière décennie, c'est que parfois les microbes expliquent plus de variation des traits biologiques chez les organismes que les gènes », déclare Bordenstein.
L'avenir de la biologie réside non seulement dans nos gènes, mais aussi dans les caractéristiques de nos microbes associés. En avançant, souvenez-vous de ceci : nous ne sommes pas des entités solitaires. Nous sommes des écosystèmes.