Les relations évolutives de deux groupes d’invertébrés anciens révélées


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  • Kamptozoa et Bryozoa sont deux embranchements de petits invertébrés aquatiques. Ils sont liés aux escargots et aux palourdes (collectivement appelés mollusques), aux vers à soies, aux vers de terre et aux sangsues (collectivement appelés annélides) et aux vers rubans (nemertea). Mais leur position précise sur l’arbre de la vie et leur lien étroit avec ces autres animaux ont toujours intrigué les biologistes de l’évolution. Des études antérieures les ont constamment déplacés. De plus, alors que Kamptozoa et Bryozoa étaient à l’origine considérés comme formant un seul groupe, ils ont été séparés en fonction de leur apparence et de leur anatomie. Maintenant, en utilisant une technologie de séquençage de pointe et une analyse informatique puissante, des scientifiques de l’Institut universitaire des sciences et technologies d’Okinawa (OIST), en collaboration avec des collègues de l’Université de Saint-Pétersbourg et de l’Université de Tsukuba, ont révélé que les deux phylums se sont séparés de les mollusques et les vers plus tôt que ne le suggéraient les études précédentes, et ils forment donc en effet un groupe distinct.

    « Nous avons montré qu’en utilisant des données transcriptomiques de haute qualité, nous pouvons répondre à une question de longue date au meilleur de nos techniques actuelles », a déclaré le Dr Konstantin Khalturin, chercheur à l’unité de génomique marine de l’OIST et premier auteur de l’article publié dans Les avancées scientifiques.

    Un génome est l’ensemble complet des informations génétiques présentes dans chaque cellule. Il est subdivisé en gènes. Ces gènes sont constitués de paires de bases d’ADN et chaque gène contient les instructions nécessaires pour créer une protéine, et conduit ainsi au soin et à l’entretien appropriés d’une cellule. Pour que les instructions soient exécutées, l’ADN doit d’abord être transcrit en ARN. Un transcriptome en est le résultat, comme le reflet d’un génome mais écrit en paires de bases d’ARN plutôt qu’en ADN.

    Cette information génétique diffère selon les espèces. Ceux qui sont étroitement liés ont des informations génétiques très similaires, tandis qu’une plus grande distance évolutive entraîne davantage de différences génétiques. En utilisant ces données, les chercheurs ont amélioré notre connaissance de l’évolution animale, mais certaines questions s’avèrent encore difficiles à répondre.

    Comme Kamptozoa et Bryozoa sont étroitement liés aux mollusques, aux annélides et aux nemertea, de petites erreurs dans l’ensemble de données ou des données manquantes peuvent entraîner un placement incorrect sur l’arbre évolutif. De plus, lors de la collecte de ces minuscules animaux, il est facile de détecter d’autres organismes, tels que des algues, qui contaminent l’échantillon. Le Dr Khalturin a souligné qu’ils avaient pris soin d’éviter la contamination et ont ensuite passé au crible leur ensemble de données pour détecter l’ARN d’algues et de petits animaux afin d’éliminer tout ce qui aurait pu provenir d’eux.

    Au total, les chercheurs ont séquencé le transcriptome de quatre espèces de Kamptozoa et de deux espèces de Bryozoa, mais à un niveau de qualité bien supérieur à celui atteint auparavant. Alors que les ensembles de données antérieurs avaient une complétude de 20 à 60 %, dans cette étude, la complétude du transcriptome était supérieure à 96 %.

    À l’aide de ces transcriptomes, ils ont prédit les protéines et les ont comparées aux données similaires de 31 autres espèces, dont certaines étaient étroitement apparentées aux kamptozoaires et aux bryozoaires, comme les palourdes et les vers à soies, et d’autres plus éloignées, comme les grenouilles, les étoiles de mer, les insectes, et les méduses. Les ensembles de données de haute qualité signifiaient qu’ils pouvaient comparer simultanément de nombreux gènes et protéines différents. Le Dr Khalturin a crédité les puissantes capacités de calcul auxquelles les chercheurs pouvaient accéder à l’OIST.

    « Notre principale découverte est que les deux embranchements vont ensemble », a déclaré le Dr Khalturin. « Ce résultat a été initialement proposé au 19ème siècle par des biologistes qui regroupaient les animaux en fonction de leur apparence. »

    Bien que le Dr Khalturin ait déclaré que cette question avait maintenant été répondue au mieux des capacités disponibles, il a également souligné que l’ensemble de données pourrait répondre à d’autres questions évolutives fondamentales – telles que l’emplacement plus précis des mollusques et des annélides sur l’arbre de vie, et comment vie diversifiée.

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