Révéler le génome de l'ancêtre commun de tous les mammifères
Des chromosomes stables depuis 300 millions d'années
Une équipe internationale a reconstitué l'organisation du génome du plus ancien ancêtre commun de tous les mammifères. Le génome ancestral reconstitué pourrait aider à comprendre l'évolution des mammifères et à préserver les animaux modernes. Le plus ancien ancêtre des mammifères ressemblait probablement à l'animal fossile "Morganucodon" qui vivait il y a environ 200 millions d'années. Les travaux sont publiés dans la revue scientifique "Proceedings of the National Academy of Sciences".
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Tous les mammifères modernes, de l'ornithorynque à la baleine bleue, descendent d'un ancêtre commun qui vivait il y a environ 180 millions d'années. Nous ne savons pas grand-chose de cet animal, mais l'organisation de son génome a maintenant été reconstituée par calcul par une équipe internationale de scientifiques.
"Nos résultats ont des implications importantes pour la compréhension de l'évolution des mammifères et pour les efforts de conservation", déclare Harris Lewin, professeur distingué d'évolution et d'écologie à l'université de Californie, à Davis, et auteur principal de l'article.
Les scientifiques se sont appuyés sur des séquences génomiques de haute qualité provenant de 32 espèces vivantes représentant 23 des 26 ordres connus de mammifères. Il s'agissait d'humains et de chimpanzés, de wombats et de lapins, de lamantins, de bovins domestiques, de rhinocéros, de chauves-souris et de pangolins. L'analyse a également inclus les génomes du poulet et de l'alligator chinois comme groupes de comparaison. Certains de ces génomes sont produits dans le cadre du projet BioGénome de la Terre et d'autres efforts de séquençage à grande échelle du génome de la biodiversité. Lewin préside le groupe de travail du projet BioGénome de la Terre.
La reconstitution montre que l'ancêtre des mammifères possédait 19 chromosomes autosomiques, qui contrôlent l'héritage des caractéristiques d'un organisme en dehors de celles contrôlées par les chromosomes liés au sexe (ceux-ci sont appariés dans la plupart des cellules, ce qui fait 38 au total), plus deux chromosomes sexuels, a déclaré Joana Damas, premier auteur de l'étude et chercheur postdoctoral au centre de génomique de l'UC Davis. L'équipe a identifié 1 215 blocs de gènes qui se trouvent systématiquement sur le même chromosome et dans le même ordre dans les 32 génomes. Ces blocs de construction de tous les génomes de mammifères contiennent des gènes qui sont essentiels au développement d'un embryon normal.
Des chromosomes stables depuis 300 millions d'années
Les scientifiques ont trouvé neuf chromosomes entiers, ou fragments de chromosomes chez l'ancêtre des mammifères dont l'ordre des gènes est le même dans les chromosomes des oiseaux modernes.
"Cette découverte remarquable montre la stabilité évolutive de l'ordre et de l'orientation des gènes sur les chromosomes sur une période d'évolution étendue de plus de 320 millions d'années", explique Lewin. En revanche, les régions situées entre ces blocs conservés contenaient davantage de séquences répétitives et étaient plus sujettes aux ruptures, aux réarrangements et aux duplications de séquences, qui sont les principaux moteurs de l'évolution du génome.
"Les reconstructions de génomes ancestraux sont essentielles pour interpréter où et pourquoi les pressions sélectives varient à travers les génomes. Cette étude établit une relation claire entre l'architecture de la chromatine, la régulation des gènes et la conservation des liaisons", déclare le professeur William Murphy, de l'université A&M du Texas, qui n'est pas l'un des auteurs de l'article. "Cela fournit les bases pour évaluer le rôle de la sélection naturelle dans l'évolution des chromosomes à travers l'arbre de vie des mammifères".
Les scientifiques ont pu suivre les chromosomes ancestraux dans le temps à partir de l'ancêtre commun. Ils ont constaté que le taux de réarrangement des chromosomes différait selon les lignées de mammifères. Par exemple, dans la lignée des ruminants (qui donne naissance aux bovins, aux moutons et aux cerfs modernes), le réarrangement s'est accéléré il y a 66 millions d'années, lorsqu'un astéroïde a tué les dinosaures et entraîné l'apparition des mammifères.
"Les résultats aideront à comprendre la génétique à l'origine des adaptations qui ont permis aux mammifères de prospérer sur une planète en mutation au cours des 180 derniers millions d'années", explique le Dr Camilla Mazzoni, coauteur de l'étude, chef du département de "génétique évolutive et de conservation" au Centre de génomique de Berlin pour la recherche sur la biodiversité et chef du groupe de recherche en génomique évolutive et de conservation au département de génétique évolutive de Leibniz-IZW.
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.
Publication originale
Damas J, Corbo M, Kim J, Turner-Maier J, Farré M, Larkin DM, Ryder OA, Steiner C, Houck ML, Hall S, Shiue L, Thomas S, Swale T, Daly M, Korlach J, Uliano-Silva M, Mazzoni CJ, Birren BW, Genereux DP, Johnson J, Lindblad-Toh K, Karlsson EK, Nweeia MT, Johnson RN, Zoonomia Consortium, Lewin HA (2022): Evolution of the ancestral mammalian karyotype and syntenic regions. PNAS 119, e2209139119
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