Kostas Konstantinidis a remis en question la croyance de longue date selon laquelle les bactéries ne forment pas d'espèces distinctes. Sa nouvelle recherche suggère que les bactéries non seulement forment des espèces mais maintiennent également des identités cohésives par un processus similaire à la reproduction 'sexuelle'.
Konstantinidis, professeur Richard C. Tucker à l'École d'ingénierie civile et environnementale du Georgia Tech, a déclaré : "La prochaine question pour nous était comment les microbes individuels de la même espèce maintiennent leur cohésion. En d'autres termes, comment les bactéries restent-elles similaires ?"
Traditionnellement, on pensait que les bactéries évoluaient principalement par fission binaire, une forme de reproduction asexuée, avec des échanges génétiques peu fréquents. En utilisant une méthode bioinformatique novatrice et des données génomiques étendues, Konstantinidis et son équipe internationale ont testé leur hypothèse concernant l'émergence et le maintien des espèces. Leurs résultats indiquent que l'évolution bactérienne et la formation des espèces sont plus 'sexuelles' que précédemment compris.
La recherche a été publiée dans la revue Nature Communications. Pour explorer comment les espèces microbiennes conservent leurs identités, l'équipe a analysé des génomes complets de deux populations naturelles. Ils ont séquencé plus de 100 souches de Salinibacter ruber provenant de salins solaires en Espagne et examiné des génomes d'Escherichia coli publiés précédemment provenant de fermes animales au Royaume-Uni, en comparant les génomes de microbes étroitement liés pour l'échange de gènes.
Cette étude a révélé que la 'recombinaison homologue' joue un rôle crucial dans le maintien des espèces microbiennes. Ce processus implique l'échange d'ADN entre microbes et son intégration dans leurs génomes. Les chercheurs ont constaté que la recombinaison se produit fréquemment et de manière aléatoire dans tout le génome microbien, et non pas limitée à des régions spécifiques.
Konstantinidis a noté : "Cela peut être fondamentalement différent de la reproduction sexuelle chez les animaux, les plantes, les champignons et les organismes non bactériens, où l'ADN est échangé lors de la méiose, mais le résultat en termes de cohésion des espèces peut être similaire." L'échange continu de matériel génétique favorise la cohésion parmi les membres de la même espèce.
Les chercheurs ont également découvert que les individus de la même espèce sont plus susceptibles d'échanger de l'ADN entre eux que avec des espèces différentes, renforçant ainsi les frontières des espèces.
Konstantinidis a déclaré : "Ce travail aborde un problème majeur et de longue date en microbiologie qui est pertinent pour de nombreux domaines de recherche, à savoir comment définir les espèces et les mécanismes sous-jacents à la cohésion des espèces."
Cette recherche a des implications étendues dans des domaines tels que la science de l'environnement, l'évolution, la médecine et la santé publique, fournissant des perspectives pour identifier et réguler les organismes cliniquement et écologiquement significatifs. La méthodologie développée offre une boîte à outils moléculaire pour les futures études épidémiologiques et de micro-diversité.