Comment fonctionne l’évolution


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    Avec ses puissantes pelles à creuser, la taupe européenne peut creuser facilement dans le sol. Il en va de même pour la taupe marsupiale australienne. Bien que les deux espèces animales vivent éloignées l’une de l’autre, elles ont développé au cours de l’évolution des organes similaires, dans leur cas des extrémités idéalement adaptées pour creuser le sol.

    La science parle d'”évolution convergente” dans de tels cas, lorsque des espèces animales, mais aussi végétales, développent indépendamment des caractéristiques qui ont la même forme et la même fonction. Les exemples sont nombreux : les poissons, par exemple, ont des nageoires, tout comme les baleines, bien qu’elles soient des mammifères. Les oiseaux et les chauves-souris ont des ailes, et lorsqu’il s’agit d’utiliser des substances toxiques pour se défendre contre les attaquants, de nombreuses créatures, des méduses aux scorpions en passant par les insectes, ont toutes développé le même instrument : le dard venimeux.

    Caractéristiques identiques malgré l’absence de relation

    Il est clair que les scientifiques du monde entier souhaitent découvrir quels changements dans le matériel génétique des espèces respectives sont responsables du fait que des caractéristiques identiques ont évolué en eux, même s’il n’y a pas de relation entre eux.

    La recherche de cela s’avère difficile : “De tels traits – nous parlons de phénotypes – sont bien sûr toujours codés dans des séquences génomiques”, explique le physiologiste des plantes, le Dr Kenji Fukushima de la Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg. Les mutations – des changements dans le matériel génétique – peuvent être les déclencheurs du développement de nouveaux traits.

    Cependant, les modifications génétiques conduisent rarement à une évolution phénotypique car les mutations sous-jacentes sont largement aléatoires et neutres. Ainsi, une énorme quantité de mutations s’accumule sur l’échelle de temps extrême à laquelle les processus évolutifs se produisent, rendant extrêmement difficile la détection de changements phénotypiquement importants.

    Nouvelle métrique de l’évolution moléculaire.

    Maintenant, Fukushima et son collègue David D. Pollock de l’Université du Colorado (États-Unis) ont réussi à développer une méthode qui obtient des résultats nettement meilleurs que les méthodes précédemment utilisées dans la recherche de la base génétique des traits phénotypiques. Ils présentent leur démarche dans le numéro actuel de la revue Écologie de la nature et évolution.

    “Nous avons développé une nouvelle métrique de l’évolution moléculaire qui peut représenter avec précision le taux d’évolution convergente dans les séquences d’ADN codant pour les protéines”, déclare Fukushima, décrivant le principal résultat des travaux maintenant publiés. Cette nouvelle méthode, dit-il, peut révéler quels changements génétiques sont associés aux phénotypes d’organismes sur une échelle de temps évolutive de centaines de millions d’années. Il offre ainsi la possibilité d’élargir notre compréhension de la façon dont les modifications de l’ADN conduisent à des innovations phénotypiques qui donnent naissance à une grande diversité d’espèces.

    Un énorme trésor de données comme base

    Un développement clé dans les sciences de la vie est à la base des travaux de Fukushima et Pollock : le fait que, ces dernières années, de plus en plus de séquences génomiques de nombreux organismes vivants à travers la diversité des espèces ont été décodées et ainsi rendues accessibles pour analyse. “Cela a permis d’étudier les interrelations des génotypes et des phénotypes à grande échelle à un niveau macro-évolutif”, explique Fukushima.

    Cependant, étant donné que de nombreux changements moléculaires sont presque neutres et n’affectent aucun trait, il existe souvent un risque de “convergence faussement positive” lors de l’interprétation des données – c’est-à-dire que le résultat prédit une corrélation entre une mutation et un trait particulier qui n’existe pas réellement. De plus, des biais méthodologiques pourraient également être responsables de ces convergences faussement positives.

    Corrélations sur des millions d’années

    “Pour surmonter ce problème, nous avons élargi le cadre et développé une nouvelle métrique qui mesure le taux de convergence ajusté en fonction des erreurs de l’évolution des protéines”, explique Fukushima. Cela, dit-il, permet de distinguer la sélection naturelle du bruit génétique et des erreurs phylogénétiques dans les simulations et les exemples du monde réel. Améliorée avec un algorithme heuristique, l’approche permet des recherches bidirectionnelles d’associations génotype-phénotype, même dans les lignées qui ont divergé sur des centaines de millions d’années, dit-il.

    Les deux scientifiques ont analysé plus de 20 millions de combinaisons de branches dans les gènes de vertébrés pour examiner le fonctionnement de la métrique qu’ils ont développée. Dans une prochaine étape, ils envisagent d’appliquer cette méthode aux plantes carnivores. L’objectif est de décrypter la base génétique qui est en partie responsable de la capacité de ces plantes à attirer, capturer et digérer des proies.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université de Wurtzbourg. Original écrit par Gunnar Bartsch. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

    Houssen Moshinaly

    Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009.

    Blogueur et essayiste, j'ai écrit 9 livres sur différents sujets comme la corruption en science, les singularités technologiques ou encore des fictions. Je propose aujourd'hui des analyses politiques et géopolitiques sur le nouveau monde qui arrive. J'ai une formation de rédaction web et une longue carrière de prolétaire.

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