Les jeunes gènes s'adaptent plus rapidement que les anciens
Les résultats démontrent que l'évolution des gènes se produit comme une "marche adaptative" dans le temps.
Une nouvelle étude de l'Institut Max Planck de biologie évolutive de Plön et de l'Université de Sussex au Royaume-Uni montre que l'âge d'un gène détermine sa vitesse d'adaptation. Ces résultats montrent comment l'évolution des gènes se produit comme une "marche adaptative" à travers le temps.
Le chemin vers le sommet du fitness. Plus les gènes sont jeunes, plus ils s'adaptent rapidement.
© MPI for Evolutionary Biology
De nouvelles espèces apparaissent et évoluent parce que les individus accumulent des mutations dans leur génome, dont certaines n'ont aucun effet. D'autres entraînent des changements qui confèrent à leurs porteurs des avantages concurrentiels distincts. Dès 1932, Sewall Wright a introduit une métaphore qui a inspiré des décennies de recherche théorique et expérimentale en biologie évolutive pour décrire le processus d'adaptation. Wright a décrit le modèle du "paysage de fitness". Il y décrit une population en évolution comme des "randonneurs" se dirigeant vers un pic de fitness. Un peu comme un alpiniste qui grimpe lentement vers le sommet d'une montagne. En 1998, Orr a démontré que cette "marche adaptative" suit une simple règle de rendement décroissant : Plus une population est éloignée de son pic de fitness, plus les étapes qu'elle franchit sont importantes. L'une des prédictions de cette théorie est que les gènes récemment évolués, c'est-à-dire "jeunes", ont tendance à accumuler davantage de mutations adaptatives ayant des effets plus importants que les gènes plus anciens, car ils sont plus éloignés de leur pic de fitness. C'est précisément l'hypothèse qu'Ana Filipa Moutinho et Julien Dutheil de l'Institut Max Planck de biologie évolutive, ainsi qu'Adam Eyre-Walker de l'Université du Sussex, ont voulu tester.
Cependant, la vérification de cette hypothèse s'est avérée assez difficile. L'historique des mutations accumulées dans un gène n'est généralement pas disponible, et leurs effets sur la condition physique sont largement inconnus. En outre, d'autres propriétés des gènes, telles que leur longueur, peuvent fausser l'effet de l'âge des gènes. Les auteurs ont donc proposé une nouvelle approche pour tester le modèle de marche adaptative de l'évolution des gènes.
Tout d'abord, ils ont utilisé des modèles de génétique des populations qui peuvent évaluer la variation de l'effet des mutations sur l'aptitude. Pour ce faire, ils ont comparé les génomes de plusieurs individus d'une population et mesuré le taux d'évolution adaptative dans différentes catégories de gènes. De même, ils ont tiré parti du fait que tous les gènes d'un génome n'ont pas le même âge. Certains gènes sont jeunes et ne sont partagés que par quelques espèces étroitement apparentées, tandis que d'autres sont plus anciens et partagés par des espèces qui se sont séparées il y a des millions d'années. Enfin, ils ont utilisé la distribution des mutations parmi les gènes d'âges différents pour comprendre comment les mutations adaptatives se propagent dans le temps.
En utilisant deux espèces distinctes, la mouche à fruits Drosophila melanogaster et la petite plante à fleurs Arabidopsis thaliana, cette étude a montré que l'âge d'un gène a un impact significatif sur le taux d'adaptation moléculaire et que les mutations dans les gènes jeunes ont tendance à avoir des effets plus importants. Ces résultats fournissent la première preuve empirique solide que l'évolution moléculaire suit un modèle de marche adaptative sur une échelle de temps évolutive profonde et ajoute une nouvelle couche de preuves à la théorie du paysage d'aptitude proposée il y a près de 100 ans.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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