L’évolution dans un tube à essai

Le laboratoire « Experimental Evolution » de Richard Lenski à la Michigan State University a lancé en 1988 une expérience originale. Il s’agit en effet de cultiver des bactéries pendant des milliers de générations afin de voir ce qui se passe en terme de variations. Ils ont dépassé cette année les 45.000 générations. Cela a consisté à prendre douze populations identiques au départ, puis à les cultiver en les repiquant chaque jour. Tous les 75 jours, c’est-à-dire toutes les 500 générations environ, des échantillons sont congelés afin de pouvoir étudier les différences apparues entre temps.
Une particularité de ces cultures est que les bactéries sont incapables d’utiliser le citrate comme source de carbone dans les conditions utilisées. Cette équipe a ensuite cherché l’apparition d’une souche capable d’utiliser le citrate. Le résultat a été publié dans la revue PNAS il y a quelques mois : il a fallu attendre plus de 31.500 générations pour obtenir une telle variation naturelle. Et cette souche a pu être obtenue grâce à au moins deux mutations (sans doute plus en réalité) qui se sont additionnées au cours du temps ; la première mutation facilitant cette adaptation à l’usage du citrate a pu être localisée entre la 15.000ème et 20.000ème génération.

La figure montre le très clair avantage adaptatif induit par cette capacité nouvelle à utiliser le citrate : en rouge on a la croissance de la souche pouvant utiliser le citrate et en bleu une souche qui ne peut pas le faire. De façon intéressante, la population bleue ne disparaît pas dans cette nouvelle souche. En effet la population rouge peut utiliser le citrate mais est moins efficace dans le métabolisme du glucose que la population bleue. D’où un fascinant exemple d’évolution dans un tube à essai d’une souche de bactéries en deux populations, l’une pouvant se nourrir de citrate et l’autre pas. Il reste maintenant à ces chercheurs à identifier les variations génétiques ayant permis cette adaptation.