Comment étaient les premiers animaux ?

MADRID, 17 mai. (EUROPA PRESSE) –

Une nouvelle approche basée sur la structure des chromosomes a révélé que les gelées en peigne, ou cténophores, étaient la première lignée à se ramifier de l’arbre animal. Viennent ensuite les éponges, suivies de la diversification de tous les autres animaux, y compris la lignée qui a conduit aux humains.

Bien que les chercheurs aient déterminé que la lignée des cténophores s’était ramifiée avant les éponges, les deux groupes d’animaux ont continué à évoluer à partir de leur ancêtre commun. Cependant, les biologistes de l’évolution pensent que ces groupes partagent encore des caractéristiques avec les premiers animaux, et que l’étude de ces premières branches de l’arbre de la vie animale peut éclairer la façon dont les animaux sont apparus et ont évolué. à la diversité des espèces que nous voyons autour de nous aujourd’hui.

“L’ancêtre commun le plus récent de tous les animaux a probablement vécu il y a 600 à 700 millions d’années. Il est difficile de savoir à quoi ils ressemblaient parce qu’ils étaient des animaux au corps mou et n’ont laissé aucun enregistrement fossile direct. Mais nous pouvons utiliser des comparaisons entre des animaux vivants pour apprendre sur nos ancêtres communs », a déclaré c’est une déclaration Daniel Rokhsar, professeur de biologie cellulaire et moléculaire à l’Université de Californie à Berkeley et co-auteur de la nouvelle étude publiée dans Nature avec Darrin Schultz et Oleg Simakov de l’Université de Vienne.

Comprendre les relations entre les lignées animales aidera les scientifiques à comprendre comment les principales caractéristiques de la biologie animale, telles que le système nerveux, les muscles et le tube digestif, ont évolué au fil du temps, selon les chercheurs.

“Nous avons développé une nouvelle façon d’obtenir l’un des regards les plus profonds possibles sur les origines de la vie animale”, a déclaré Schultz, auteur principal et ancien étudiant diplômé de l’UC Santa Cruz et chercheur à l’Aquarium Research Institute, dans un communiqué de la baie de Monterey. (MBARI) qui est maintenant chercheur postdoctoral à l’Université de Vienne. “Cette découverte jettera les bases pour que la communauté scientifique commence à développer une meilleure compréhension de la façon dont les animaux ont évolué.”

La plupart des animaux familiers, y compris les vers, les mouches, les mollusques, les étoiles de mer et les vertébrés, y compris les humains, ont une tête avec un cerveau centralisé, un intestin qui va de la bouche à l’anus, des muscles et d’autres caractéristiques communes qu’ils avaient déjà. évolué au moment de la fameuse “explosion cambrienne” il y a quelque 500 millions d’années. Ensemble, ces animaux sont appelés bilatéraux.

Cependant, d’autres animaux, tels que les méduses, les anémones de mer, les éponges et les cténophores, ont des conceptions corporelles plus simples. Ces créatures manquent de nombreuses caractéristiques bilatérales – par exemple, elles n’ont pas de cerveau défini et peuvent même ne pas avoir de système nerveux ou de muscles – mais elles partagent toujours les caractéristiques de la vie animale, notamment le développement de corps multicellulaires à partir d’un œuf fécondé. Les relations évolutives entre ces diverses créatures – en particulier, l’ordre dans lequel chacune des lignées s’est ramifiée du tronc principal de l’arbre de vie animal – ont été un sujet de controverse.

Avec l’essor du séquençage de l’ADN, les biologistes ont pu comparer les séquences génétiques partagées par les animaux pour construire un arbre généalogique illustrant l’évolution des animaux et de leurs gènes au fil du temps depuis l’apparition des premiers animaux au cours de la période précambrienne. Mais ces méthodes phylogénétiques basées sur des séquences de gènes n’ont pas réussi à résoudre la controverse sur la question de savoir si les éponges ou les gelées en peigne étaient la branche la plus ancienne de l’arbre animal, en partie à cause de la profonde antiquité de leur divergence.dit Rokhsar.

Rien qu’en les regardant, les éponges semblent assez primitives. Après leur stade larvaire nageant librement, ils s’installent et restent généralement au même endroit, balayant doucement l’eau à travers leurs pores pour capturer de minuscules particules de nourriture dissoutes dans l’eau de mer. Ils n’ont ni nerfs ni muscles bien que ses parties dures soient de bons nettoyants dans la salle de bain.

“Traditionnellement, les éponges ont été largement considérées comme la plus ancienne branche survivante de l’arbre animal, car les éponges n’ont pas de système nerveux, elles n’ont pas de muscles et elles ressemblent un peu à des versions coloniales de certains protozoaires unicellulaires. “, a déclaré Rokhsar. . La lignée des éponges conserve de nombreuses caractéristiques de l’ancêtre animal dans la branche qui mène à tous les autres animaux, y compris nous. Des spécialisations ont évolué qui ont donné naissance aux neurones, aux nerfs, aux muscles, aux tripes et à toutes ces autres choses que nous connaissons et aimons comme caractéristiques déterminantes du reste de la vie animale. Les éponges semblent être primitives, car elles n’ont pas ces caractéristiques.”.

L’autre candidat à la lignée animale la plus ancienne est le groupe des gelées en peigne, animaux populaires dans de nombreux aquariums. Bien qu’elles ressemblent superficiellement aux méduses, elles sont souvent en forme de cloche, bien qu’avec deux lobes, contrairement aux méduses, et généralement des tentacules, elles ne soient que de loin apparentées. Et tandis que les méduses se frayent un chemin dans l’eau, les cténophores se propulsent grâce à huit rangées de cils disposés sur les côtés comme des peignes.

Pour savoir si les éponges ou les cténophores étaient la première branche des animaux, la nouvelle étude s’est appuyée sur une caractéristique improbable : l’organisation des gènes en chromosomes. Chaque espèce a un nombre caractéristique de chromosomes (les humains en ont 23 paires) et une distribution caractéristique de gènes le long des chromosomes.

Rokhsar, Simakov et leurs collaborateurs avaient précédemment montré que les chromosomes des éponges, des méduses et de nombreux autres invertébrés portent des ensembles de gènes similaires, malgré plus d’un demi-milliard d’années d’évolution indépendante. Cette découverte a suggéré que les chromosomes de nombreux animaux évoluent lentement et a permis à l’équipe de reconstruire par ordinateur les chromosomes de l’ancêtre commun de ces différents animaux.

Mais la structure chromosomique des cténophores était inconnue jusqu’en 2021, lorsque Schultz, alors étudiant diplômé à l’UC Santa Cruz, et ses co-conseillers, Richard Green de l’UCSC et Steven Haddock de MBARI et UCSC, ont déterminé la structure chromosomique du cténophore Hormiphora californensis . Il avait l’air très différent de ceux des autres animaux, ce qui posait un casse-tête, dit Rokhsar.

Les chercheurs ont uni leurs forces pour séquencer les génomes d’un autre cténophore et éponge, ainsi que de trois créatures unicellulaires extérieures à la lignée animale : un choanoflagellé, une amibe philastérée et un parasite de poisson appelé ichthyospore. Des séquences approximatives du génome de ces non-animaux existaient déjà, mais ils ne contenaient pas les informations essentielles nécessaires à la liaison des gènes à l’échelle chromosomique : où ils se situent sur le chromosome.

Étonnamment, lorsque l’équipe a comparé les chromosomes de ces divers animaux et non-animaux, ils ont découvert que les cténophores et les non-animaux partageaient des combinaisons particulières de gènes et de chromosomes, tandis que les chromosomes des éponges et d’autres animaux se réarrangeaient d’une manière nettement différente.

“C’était la preuve irréfutable : nous avons trouvé une poignée de réarrangements partagés par les éponges et les non-cténophores. En revanche, les cténophores ressemblaient à des non-animaux. L’explication la plus simple est que les cténophores se sont ramifiés avant que les réarrangements ne se produisent.” a dit.