Les permutations de pigments suggèrent que de nouveaux gènes sont à l’origine d’une nouvelle espèce

Les fleurs de singe sont réputées pour pousser dans des sols durs et riches en minéraux là où les autres plantes ne peuvent pas. Ils sont également réputés pour leur diversité de formes et de couleurs. Et les fleurs de singe fournissent un exemple classique de la façon dont un changement d’un seul gène peut créer une nouvelle espèce. Dans ce cas, une espèce de fleur de singe a perdu les pigments jaunes dans les pétales mais a gagné en rose il y a environ 5 millions d’années, attirant les abeilles pour la pollinisation. Plus tard, une espèce descendante a accumulé des mutations dans un gène appelé YUP qui a récupéré les pigments jaunes et a conduit à la production de fleurs rouges. L’espèce a cessé d’attirer les abeilles. Au lieu de cela, les colibris l’ont pollinisé, isolant génétiquement les fleurs rouges et créant une nouvelle espèce.

Le botaniste UConn Yaowu Yuan et le chercheur postdoctoral Mei Liang (actuellement professeur à l’Université agricole de Chine du Sud), avec des collaborateurs de quatre autres instituts, ont maintenant montré exactement quel gène a changé pour empêcher les fleurs de singe de jaunir. Leurs recherches, publiées cette semaine dans Scienceajoute du poids à une théorie selon laquelle de nouveaux gènes créent une diversité phénotypique et même de nouvelles espèces.

Le gène YUP en question se trouve à un locus, ou une région, du génome de la fleur de singe qui possède trois nouveaux gènes. Ces nouveaux gènes ne se trouvent pas dans les espèces en dehors de ce groupe. Ce sont des doublons d’autres gènes d’autres parties du génome de la fleur de singe. En particulier, YUP est une copie partielle d’un gène préexistant qui n’a rien à voir avec la couleur.

La pensée génétique standard est que les gènes dupliqués partiels régulent les gènes dont ils sont dérivés; il était très peu probable que ces gènes affectent un gène non apparenté. Liang a décidé d’enquêter sur ce que ces gènes faisaient de toute façon, contre l’avis de Yuan, qui pensait que c’était une perte de temps. Mais la persévérance de Liang a porté ses fruits : elle a découvert que le gène YUP ciblait en fait le régulateur principal des caroténoïdes des plantes, les pigments qui font jaunir les fleurs de singe et d’autres plantes. YUP a produit de nombreux petits ARN qui ont supprimé le gène caroténoïde. Il existe très peu d’exemples de gènes produisant de petits ARN affectant des traits importants pour la création d’une nouvelle espèce.

“Cette expérience m’a vraiment appris à quel point il est important de ne pas se contraindre avec la” sagesse conventionnelle “”, déclare Yuan. Non seulement YUP régule un gène, mais il n’a aucun lien avec lui; les deux autres gènes à ce même locus affectent également la couleur de la fleur de singe, dit Yuan.

Le caractère unique de ces trois gènes, que l’on ne trouve que chez quelques fleurs de singe étroitement apparentées, est un indice important sur l’évolution des nouvelles espèces.

“Presque chaque espèce possède des gènes uniques”, appelés “spécifiques à un taxon”, car ils ne se trouvent que dans un petit groupe d’espèces. “Pour la plupart, nous n’avons aucune idée de ce que font ces gènes”, déclare Yuan. Cette recherche montre que ces gènes spécifiques au taxon peuvent être les clés de la nouvelle espèce. Auparavant, de nombreux généticiens et biologistes de l’évolution pensaient que c’étaient des changements dans l’expression de gènes communs partagés par de nombreuses espèces différentes qui les différenciaient, et que le petit nombre de gènes idiosyncrasiques n’était probablement pas important.

“Nous pensons que nous comprenons assez bien l’évolution pour faire des prédictions. Mais maintenant nous réalisons que nous ne le comprenons vraiment pas. L’évolution est tellement imprévisible”, déclare Yuan.

Son laboratoire étudie maintenant comment le génome de la fleur de singe contrôle la production de pigment dans l’espace. Par exemple, certaines fleurs de singe ont des pétales supérieurs entièrement blancs, mais des pétales inférieurs colorés. Yuan et ses collègues veulent savoir comment les plantes suppriment les pigments uniquement dans certaines parties de la fleur.