Comment des animaux (apparemment) identiques peuvent avoir des génomes différents – nouvelle étude

En toute logique, on pourrait penser que des animaux apparemment identiques – même s’ils se trouvent dans des régions différentes du monde – appartiennent à la même espèce et partagent le même génome. Or, notre étude récente a montré que ce n’est pas toujours le cas.

La découverte a été faite grâce à un petit zooplancton de l’espèce Oikopleura dioicaque nous avons utilisé comme modèle pour comprendre l’origine évolutive de la famille génétique à laquelle appartiennent les humains – connue sous le nom de accords.

Cet organisme marin, présent dans les mers chaudes, est le sujet de notre récente article scientifiquepublié dans Genome Research. Il est le fruit d’années de recherche conjointe menée par Département de génétique laboratoire à l’Université de Barcelone et IRBioen collaboration avec le Institut des sciences et technologies d’Okinawa et d’autres universités japonaises et européennes.

En séquençant les génomes de Oikopleura dioica En examinant des spécimens provenant de trois zones distinctes – la mer Méditerranée, l’océan Pacifique et les îles d’Okinawa – nous avons fait une découverte surprenante : chacun d’entre eux était radicalement différent, bien qu’ils ne présentent aucune différence évidente en apparence.

Les apparences peuvent être trompeuses, mais pas les génomes

Nos résultats soulèvent de nouvelles questions : pourquoi ces différences génétiques importantes ne se traduisent-elles pas par des changements évidents dans l’apparence physique des animaux ? Est-il possible que, malgré leur apparence identique, des spécimens provenant de régions éloignées puissent en réalité appartenir à une espèce différente ?

Cela soulève également la question de savoir si, pour certains organismes, nous devrions être prudents quant à l’utilisation du concept de «génome de référence« pour une espèce entière sans d’abord considérer la possibilité de découvrir de grandes différences génomiques entre des organismes provenant d’habitats différents.

Pour répondre à toutes ces questions, nous devons comprendre le génome comme une sorte de manuel d’instructions, qui contient toutes les instructions génétiques pour gouverner un être vivant.

Il est composé de différents chromosomesqui à leur tour contiennent des milliers de gènes. Ce sont les unités de base de information génétique qui déterminent toutes les caractéristiques de chaque individu et sont héritées d’une génération à l’autre.

Au fil de leur réplication sur des milliers de générations, les génomes accumulent des changements, appelés mutations. Celles-ci entraînent des modifications de l’information génétique de chaque génome d’une génération à l’autre, et une fois que ces modifications ont considérablement augmenté – au point que les organismes ne peuvent plus se croiser et se reproduire – une nouvelle espèce est créée.

Lire la suite : Qu’est-ce qu’une espèce ? Le concept le plus important de toute la biologie est un mystère complet

Cette accumulation de changements génétiques est à la base de évolutionet elle est essentielle à la génération de nouvelles espèces et à l’augmentation de la biodiversité de la planète.

Utiliser des Lego pour comprendre la génétique

Si l’on compare l’organisation d’un génome à celle d’un livre ou d’un manuel d’instructions, chaque chromosome représenterait un chapitre. À leur tour, les milliers de phrases qui remplissent chaque chapitre d’informations seraient les gènes répartis le long des chromosomes.

Si vous comparez les manuels d’instructions de deux figurines Lego différentes, vous vous attendez à trouver des différences significatives entre elles, notamment dans la structure des chapitres (chromosomes), dans l’ordre de leurs phrases (gènes) et dans leur signification (mutations).

De même, si vous comparez les instructions sur la façon de construire la même figurine Lego dans différentes parties du monde, vous ne vous attendriez pas à trouver de différences majeures entre les instructions données.

Cependant, cette analogie a donné un résultat inattendu : lorsque l’on compare les génomes des « mêmes » organismes de différentes parties du monde, on constate qu’ils sont différents. La plupart des gènes sont positionnés dans un ordre complètement différent sur les chromosomes, passant parfois même d’un chromosome à l’autre.

C’est comme lire deux manuels d’instructions de Lego différents, où toutes les étapes et instructions sont complètement différentes, mais où, d’une manière ou d’une autre, on finit toujours par obtenir la même figurine. Cette découverte nous pose un nouveau défi : découvrir pourquoi ce remarquable réarrangement des génomes ne se traduit pas par des différences physiques majeures entre les espèces.

Dans le même temps, cela nous a amené à soupçonner que des animaux provenant de différents endroits pourraient appartenir à des espèce cryptique – des animaux qui, bien que très semblables, appartiennent en réalité à des espèces différentes. Ces espèces apparemment semblables ne peuvent pas se croiser ni produire une descendance fertile.

En effet, le résultats de nos expériences préliminaires – en utilisant Oikopleura dioica des spécimens d’Okinawa et d’Osaka – suggèrent que c’est le cas, car les spécimens de deux zones différentes ne peuvent pas se reproduire entre eux.

Tout ceci suggère que ce que nous pensions jusqu’à présent être une espèce unique avec une répartition mondiale (ou Cosmopolite) se compose en réalité de dizaines, voire de centaines d’espèces cryptiques différentes dispersées dans les océans du monde.

Il s’agit également d’une découverte importante lorsqu’il s’agit de cataloguer les ressources de notre planète. biodiversitéC’est l’un des objectifs du « Moonshot for biology » Projet Biogénome de la Terrequi vise à séquencer les génomes de tous eucaryote espèces sur Terre au cours de la prochaine décennie.

Nos résultats montrent que, pour certains organismes, nous ne sommes peut-être pas en mesure d’identifier un génome de référence unique pour chaque espèce. Cela signifie que la biodiversité et le nombre d’espèces sur la planète pourraient être bien plus élevés que ce que nous avions imaginé jusqu’à présent.