Révéler le génome de l’ancêtre commun de tous les mammifères —


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  • Une équipe internationale a reconstitué l’organisation du génome du premier ancêtre commun de tous les mammifères. Le génome ancestral reconstruit pourrait aider à comprendre l’évolution des mammifères et à la conservation des animaux modernes. Le premier ancêtre mammifère ressemblait probablement à l’animal fossile « Morganucodon » qui vivait il y a environ 200 millions d’années. Le travail est publié dans la revue scientifique Actes de l’Académie nationale des sciences.

    Chaque mammifère moderne, de l’ornithorynque à la baleine bleue, descend d’un ancêtre commun qui a vécu il y a environ 180 millions d’années. Nous ne savons pas grand-chose sur cet animal, mais l’organisation de son génome a maintenant été reconstruite informatiquement par une équipe internationale de scientifiques.

    « Nos résultats ont des implications importantes pour la compréhension de l’évolution des mammifères et pour les efforts de conservation », déclare Harris Lewin, éminent professeur d’évolution et d’écologie à l’Université de Californie à Davis et auteur principal de l’article.

    Les scientifiques se sont appuyés sur des séquences génomiques de haute qualité de 32 espèces vivantes représentant 23 des 26 ordres connus de mammifères. Ils comprenaient des humains et des chimpanzés, des wombats et des lapins, des lamantins, des bovins domestiques, des rhinocéros, des chauves-souris et des pangolins. L’analyse a également inclus les génomes de poulet et d’alligator chinois comme groupes de comparaison. Certains de ces génomes sont produits dans le cadre du projet Earth BioGenome et d’autres efforts de séquençage à grande échelle du génome de la biodiversité. Lewin préside le groupe de travail du projet Earth BioGenome.

    La reconstruction montre que l’ancêtre du mammifère avait 19 chromosomes autosomiques, qui contrôlent l’hérédité des caractéristiques d’un organisme en dehors de celles contrôlées par les chromosomes liés au sexe (ceux-ci sont appariés dans la plupart des cellules, soit 38 au total) plus deux chromosomes sexuels, a déclaré Joana Damas, premier auteur de l’étude et chercheur postdoctoral au UC Davis Genome Center. L’équipe a identifié 1 215 blocs de gènes qui apparaissent systématiquement sur le même chromosome dans le même ordre dans les 32 génomes. Ces blocs de construction de tous les génomes de mammifères contiennent des gènes essentiels au développement d’un embryon normal.

    Chromosomes stables sur 300 millions d’années

    Les scientifiques ont trouvé neuf chromosomes entiers, ou fragments de chromosomes chez l’ancêtre mammifère dont l’ordre des gènes est le même dans les chromosomes des oiseaux modernes.

    « Cette découverte remarquable montre la stabilité évolutive de l’ordre et de l’orientation des gènes sur les chromosomes sur une période évolutive étendue de plus de 320 millions d’années », a déclaré Lewin. En revanche, les régions entre ces blocs conservés contenaient des séquences plus répétitives et étaient plus sujettes aux cassures, réarrangements et duplications de séquences, qui sont les principaux moteurs de l’évolution du génome.

    « Les reconstructions du génome ancestral sont essentielles pour interpréter où et pourquoi les pressions sélectives varient d’un génome à l’autre. Cette étude établit une relation claire entre l’architecture de la chromatine, la régulation des gènes et la conservation des liaisons », déclare le professeur William Murphy, Texas A&M University, qui n’était pas un auteur sur le papier. « Cela fournit la base pour évaluer le rôle de la sélection naturelle dans l’évolution des chromosomes à travers l’arbre de vie des mammifères. »

    Les scientifiques ont pu suivre les chromosomes ancestraux dans le temps à partir de l’ancêtre commun. Ils ont découvert que le taux de réarrangement chromosomique différait entre les lignées de mammifères. Par exemple, dans la lignée des ruminants (conduisant aux bovins, ovins et cerfs modernes), il y a eu une accélération du réarrangement il y a 66 millions d’années, lorsqu’un impact d’astéroïde a tué les dinosaures et entraîné l’essor des mammifères.

    « Les résultats aideront à comprendre la génétique derrière les adaptations qui ont permis aux mammifères de s’épanouir sur une planète en mutation au cours des 180 derniers millions d’années », explique la co-auteure, le Dr Camilla Mazzoni, responsable de « Génétique évolutive et de conservation » au Berlin Center for Genomics en Recherche sur la biodiversité et chef de groupe de recherche en génomique évolutive et de conservation au département de génétique évolutive de Leibniz-IZW.

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