Comment les cyanobactéries « caméléons » ont acquis la capacité de changer de couleur
Si la lumière est essentielle à la photosynthèse, seule une partie du spectre solaire pénètre dans les eaux marines. Certaines cyanobactéries du genre Synechococcus sont capables de faire varier leur pigmentation pour capturer le vert ou le bleu, selon la couleur dominante du milieu. Dans un article paru dans PNAS, des chercheurs de la Station Biologique de Roscoff (SBR - CNRS / Sorbonne Université) ont, en collaboration avec deux équipes américaines, caractérisé les gènes impliqués dans ce processus et expliqué pourquoi il était apparu deux fois au cours de l’évolution.
Bien qu’on parle souvent de la mer comme de la « grande bleue », les microorganismes photosynthétiques qui la peuplent ne la perçoivent comme « bleue » que dans les zones du large pauvres en sels nutritifs, les eaux les plus pauvres de l’océan étant même plutôt « violettes ». Mais dès que l’eau est plus riche et chargée en particules minérales ou organiques, notamment dans les zones côtières et les estuaires, la couleur dominante du milieu marin est le vert, l’orange ou le rouge. Les organismes du phytoplancton ont donc dû adapter leur pigmentation à la couleur dominante du milieu, afin d’optimiser la capture des photons nécessaires à la photosynthèse.
Les champions toutes catégories de l’adaptation pigmentaire sont les cyanobactéries du genre Synechococcus, qui sont parmi les deux microorganismes les plus abondants du phytoplancton marin. Certaines souches de ce genre ont une pigmentation fixe et, selon le pigment majeur qu’elles renferment, elles sont spécialisées dans la capture d’une couleur particulière du spectre de la lumière solaire : bleu, vert, orange ou rouge. Mais certaines souches ont adopté une stratégie plus sophistiquée, puisqu’elles sont capables de changer leur contenu en pigments selon la couleur dominante du milieu. Ces véritables « caméléons de la mer » représentent près de 50 % des cellules de Synechococcus de l’océan. Les gènes impliqués dans leur capacité de changement de couleur ont pu être identifiés et, de façon surprenante, cette capacité semble être apparue deux fois au cours de l’évolution de ce genre.