Comment les "supergènes" des poissons contribuent au développement de nouvelles espèces
L'une des grandes questions de la biologie est de savoir comment de nouvelles espèces apparaissent et comment l'incroyable diversité de la nature se produit. Une nouvelle étude, publiée dans la revue "Science" par une équipe internationale, nous rapproche de la réponse. Elle montre le rôle important d'une spécialité génétique, les "supergènes".
Divers cichlidés du Malawi dans les eaux peu profondes d'Otter Point, Malawi
Copyright: LIB, Hannes Svardal
Les cichlidés du lac Malawi, en Afrique de l'Est, fournissent un indice fascinant pour comprendre comment la diversité de la vie sur Terre a évolué. Dans ce seul lac, plus de 800 espèces différentes de cichlidés ont évolué à partir d'un ancêtre commun. Cette évolution s'est déroulée en une fraction du temps qui sépare l'homme du chimpanzé. Il est également remarquable que la formation d'un si grand nombre d'espèces se soit déroulée sans barrières physiques. Les poissons ont vécu dans un seul et même plan d'eau au cours du processus, sans que les cichlidés ne soient localement séparés.
Des espèces étonnamment nombreuses, étonnamment rapides
Certains de ces cichlidés sont devenus de grands poissons prédateurs au cours de cette évolution, d'autres se sont adaptés pour manger des algues, creuser dans le sable ou se nourrir de plancton. Chaque espèce a trouvé sa propre niche écologique. Comment cela s'est-il produit si rapidement ?
Dans l'étude, les auteurs principaux Hannes Svardal de l'université d'Anvers et Moritz Blumer de l'université de Cambridge ont analysé le matériel génétique des cichlidés en collaboration avec une équipe de recherche internationale. Astrid Böhne, de l'Institut Leibniz pour l'analyse des changements de la biodiversité à Bonn, a analysé les éventuels chromosomes sexuels avec d'autres chercheurs.
Au cours de leurs recherches, les chercheurs ont remarqué une particularité dans les gènes : "Nous avons découvert que chez certaines espèces, de grandes parties de l'ADN de cinq chromosomes sont inversées - un type de mutation connu sous le nom d'inversion chromosomique", explique Hannes Svardal. Astrid Böhne souligne qu'un nombre étonnant d'espèces de cichlidés du Malawi ont subi une inversion de régions génomiques : "Ces inversions jouent un rôle majeur dans le succès des espèces de cichlidés du lac Malawi. Nous avons pu montrer que les inversions chez les cichlidés du Malawi ont été transmises par un flux de gènes entre les espèces, qui ont à leur tour formé de nouvelles espèces de manière explosive. Celles-ci se sont adaptées de diverses manières aux différentes conditions écologiques du lac et ont modifié leur corps en conséquence".
Séparation des espèces
Normalement, lorsque les animaux se reproduisent, l'ADN est remanié dans le cadre d'un processus appelé "recombinaison" - le matériel génétique des deux parents est combiné. Cependant, lorsqu'un chromosome est inversé, la recombinaison dans cette région est bloquée. Cela signifie que certaines combinaisons de gènes peuvent être transmises sans modification, génération après génération. Ces blocs de gènes préservés sont parfois appelés "supergènes".
Chez les cichlidés du Malawi, ces supergènes semblent jouer plusieurs rôles importants. Bien que les espèces de cichlidés puissent encore se croiser, l'ADN inversé contribue à séparer les espèces. Il empêche que leurs gènes ne se mélangent trop. Cela est particulièrement utile dans les parties du lac où les poissons vivent côte à côte, comme dans les zones sablonneuses ouvertes où il n'y a pas de séparation physique entre les habitats.
Un facteur clé de l'évolution
Il est intéressant de noter que les gènes de ces supergènes contrôlent souvent des caractéristiques cruciales pour la survie et la reproduction, telles que la vision, l'ouïe et le comportement. Les poissons qui vivent à 200 mètres de profondeur dans un lac, par exemple, ont besoin de capacités visuelles différentes de celles des poissons vivant près de la surface. Les supergènes contribuent à maintenir ces adaptations particulières. L'auteur principal, Moritz Blumer, doctorant à l'université de Cambridge, souligne : "Nous avons trouvé des cas où des événements d'hybridation, c'est-à-dire des accouplements entre espèces, ont permis le transfert d'inversions entières. Cela signifie que certaines adaptations écologiques ont été transférées."
Que peuvent nous apprendre les cichlidés sur les autres espèces ?
Valentina Burskaia, de l'Université d'Anvers, coauteur du premier article, souligne un autre détail fascinant : les chercheurs ont découvert que "dans certains cas, ces régions inversées fonctionnent désormais comme des chromosomes sexuels et contribuent à déterminer si un poisson devient mâle ou femelle. Étant donné que les chromosomes sexuels peuvent influencer la formation de nouvelles espèces, cela soulève de nouvelles questions passionnantes sur le fonctionnement de l'évolution".
Bien que l'étude actuelle porte sur les cichlidés, les inversions chromosomiques se produisent également chez de nombreux autres animaux, y compris l'homme. Elles sont de plus en plus reconnues comme un facteur clé de l'évolution et de la biodiversité.
La publication de Science fournit donc des informations importantes sur le processus de spéciation, que les chercheurs étudient depuis longtemps. La compréhension de la manière dont les supergènes apparaissent et se propagent nous rapproche de la réponse à l'une des plus grandes questions de la science : comment la vie sur Terre est devenue si riche et si diversifiée.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
