L'arbre évolutif des champignons a commencé à se ramifier il y a entre 1 401 et 896 millions d'années, bien avant l'apparition des plantes terrestres. Cette estimation a été obtenue par un groupe international de chercheurs en combinant fossiles, données génomiques et transferts horizontaux de gènes pour créer une nouvelle chronologie moléculaire des champignons. Leur étude propose une nouvelle chronologie de la diversification du règne fongique, fournissant un cadre temporel pour les futures recherches sur la coévolution des champignons et des plantes.
La recherche a analysé 110 espèces fongiques, sélectionnées pour offrir une représentation équilibrée de tous les principaux groupes du règne. Les auteurs ont également inclus 43 espèces d'autres eucaryotes afin de calibrer le contexte évolutif plus large. Ils ont utilisé 225 protéines phylogénétiques comme marqueurs, ce qui a permis d'obtenir une matrice de plus de 95 000 positions d'acides aminés.
Le défi initial résidait dans la rareté des fossiles attribuables de manière fiable à des groupes fongiques spécifiques. Pour surmonter cette limitation, les chercheurs ont également inclus 17 contraintes temporelles relatives dérivées d'événements de transfert horizontal de gènes entre lignées fongiques. Cette technique leur permet de déduire quel groupe a évolué en premier, en fonction de la direction du transfert de gènes.
La reconstruction de l'arbre phylogénétique a adopté des méthodes de modélisation prenant en compte l'hétérogénéité de la composition des sites d'acides aminés, un problème fréquent dans les phylogénies profondes. L'approche utilisée combine des outils d'inférence bayésienne et des algorithmes spécialisés pour construire des arbres avec une résolution accrue, même pour les lignées éloignées, peu représentées dans les archives fossiles.
L'étape suivante consistait à dater les nœuds de l'arbre. Le programme Mcmcdate a permis des analyses d'horloge moléculaire assouplies, basées sur des phylogrammes préétablis, avec un temps de calcul réduit. Quatre jeux de données ont été utilisés : un jeu de données primaire, avec 27 points d'étalonnage absolus et 17 contraintes relatives, et trois jeux de données supplémentaires basés sur des hypothèses concernant l'origine et l'expansion d'enzymes spécifiques dégradant la pectine.
Les pectines sont des composants des parois cellulaires végétales, présentes non seulement chez les embryophytes, mais aussi chez les algues strépitophytes (ancêtres des plantes terrestres). La détection d'enzymes spécifiques à la dégradation de ces molécules chez les champignons non dicaires a permis de conclure que l'interaction entre les champignons et les algues, précurseurs des plantes modernes, s'est produite il y a entre 1 253 et 797 millions d'années.
Cette interaction précède l'émergence des plantes terrestres modernes de plusieurs centaines de millions d'années, estimée entre 612 et 431 millions d'années. La présence de gènes dégradant la pectine chez les ancêtres des champignons terrestres suggère que ces organismes jouaient déjà des rôles écologiques importants bien avant la colonisation effective du milieu terrestre par les plantes.
L'étude fournit également des dates pour d'importantes divergences dans l'évolution des champignons. La scission entre les principaux groupes, tels que les Chytridiomycota et les Blastocladiomycota, se serait produite il y a entre 1 374 et 877 millions d'années. La divergence entre les Olpidiomycota (groupe aquatique à flagelles) et les champignons terrestres non flagellés s'est produite il y a entre 1 303 et 831 millions d'années.
Parmi les champignons terrestres, les Mucoromycota et les Zoopagomycota ont des âges d'origine similaires, entre 1 252 et 796 Ma et entre 1 213 et 678 Ma, respectivement. Ces groupes précèdent les Dikarya, un clade qui comprend les champignons filamenteux et les levures les plus connus, dont l'origine remonte à 1 114 et 701 Ma.
L'analyse a également estimé l'âge de deux grands groupes de champignons macroscopiques : les Pezizomycotina et les Agaricomycotina. Tous deux seraient apparus il y a entre 706 et 409 millions d'années, coïncidant avec l'ère néoprotérozoïque et l'événement glaciaire connu sous le nom de Terre Boule de Neige. Cela suggère que la multicellularité complexe des champignons pourrait être apparue parallèlement à des pressions environnementales extrêmes.
Pour valider leurs estimations, les chercheurs ont testé trois scénarios différents basés sur l'évolution des enzymes pectinolytiques. Dans l'un des scénarios, la présence de ces enzymes était limitée aux champignons les plus récents, ce qui implique que leur âge devrait être postérieur à l'émergence des strépitophytes producteurs de pectine. Cette hypothèse a conduit à des ajustements des estimations, mais l'âge de l'origine du règne des champignons est resté supérieur à 1 milliard d'années dans 88,5 % des simulations.
L'approche utilisée dans l'étude a permis de surmonter les limites des modèles précédents, comme la dépendance excessive à un nombre limité de fossiles et la sous-représentation des groupes non dicariens. De plus, les auteurs ont démontré que, même avec un nombre réduit de positions d'acides aminés (10 000 au lieu des 95 000 de la matrice complète), les estimations de datation restent cohérentes. Cela indique que les analyses futures peuvent être optimisées sans perte significative de précision.
Les résultats suggèrent que les champignons ont commencé à se diversifier durant une période encore mal comprise de l'histoire de la vie, entre le Mésoprotérozoïque et le Néoprotérozoïque. Cet intervalle, souvent appelé le « milliard ennuyeux », est aujourd'hui réévalué comme une période de diversification et d'innovation biologiques. Dans ce contexte, le règne des champignons joue un rôle central non seulement dans la formation des sols primitifs, mais aussi comme catalyseur potentiel de la transition des algues vers les environnements terrestres.
L'identification d'interactions anciennes entre champignons et strépitophytes soulève également des hypothèses sur l'existence de symbioses préembryophytes. Malgré l'absence de fossiles directs de telles associations, les inférences fondées sur la génétique et la chronologie suggèrent une longue période de coexistence écologique avant la formation d'associations complexes telles que les mycorhizes.
Même les fossiles fongiques datant de plus d'un milliard d'années, découverts lors d'études récentes, n'ont pas été utilisés comme points d'étalonnage dans le travail. Les auteurs les ont jugés plausibles, mais ont préféré adopter une approche prudente afin d'éviter toute inférence spéculative. Néanmoins, les dates obtenues concordent avec ces découvertes fossiles, renforçant leur possible affiliation fongique.
La reconstruction chronologique présentée offre un nouvel outil pour étudier l'origine des systèmes symbiotiques, tels que les lichens et les mycorhizes, en plus de fournir une chronologie plus précise de l'émergence des champignons macroscopiques, des décomposeurs, des symbiotes et des agents pathogènes des plantes.
L'étude nous permet également d'explorer plus en détail l'écologie des environnements de transition où les premières interactions entre algues et champignons ont pu se produire. Des communautés similaires aux croûtes de sol modernes – composées de micro-organismes, d'algues et de champignons – pourraient avoir constitué les premiers habitats écologiquement complexes du milieu terrestre.
Plus d'informations sur doi.org/10.1038/s41559-025-02851-z
Recevez les dernières actualités agricoles par email
Recevez les dernières actualités agricoles par email
La transaction met fin aux différends commerciaux et transfère l'utilisation exclusive de la marque Massey Ferguson à Tafe en Inde, au Népal et au Bhoutan
