Le génome massif du poisson-poumon peut expliquer comment nous avons fait le saut vers la terre

Poumon australien (Neoceratodus forsteri). (maison de l'aquazoo de la mer)

Si vous êtes une espèce chanceuse, vous tomberez sur des mutations génétiques aléatoires qui vous aideront à mieux survivre - vous permettant ainsi qu'à vos descendants de conserver et de développer les traits utiles qu'ils codent. Comme pour tout ce qui implique de la chance, plus vous prenez de chances, plus vous avez de chances de toucher le jackpot.

C'est ce qui semble s'être passé avec nos ancêtres d'il y a longtemps - ceux que nous partageons avec les dipneustes encore vivants. Ils ont touché suffisamment de jackpots génétiques pour leur permettre de sortir de l'eau et d'accéder au tout nouveau monde terrestre, il y a environ 420 millions d'années.

Ce faisant, ils sont devenus les ancêtres de tous les animaux terrestres à colonne vertébrale ( tétrapodes ). Le fait d'avoir un génome massif, comme celui que l'on trouve chez le poisson-poumon moderne, a peut-être aidé à cela.



Des chercheurs viennent de séquencer l'intégralité du génome d'une espèce en voie de disparition Poisson-poumon australien ( Neoceratodus forsteri ), qui possède le plus grand génome animal connu. Elle fait 14 fois la taille de la nôtre.

Cela a nécessité de nouvelles techniques de séquençage de l'ADN et des masses de puissance de calcul, ce qui n'est techniquement possible que maintenant - pour reconstituer un énorme 43 milliards de nucléotides ('lettres' dans le code génétique).

'Lorsque vous l'examinez d'un point de vue génomique, [les poissons-poumons sont] génomiquement à mi-chemin entre un poisson et un vertébré terrestre', a déclaré le biologiste Siegfried Schloissnig de l'Institut de recherche en pathologie moléculaire (IMP) en Autriche. Nouveau scientifique .

Sur six espèces de poumons encore vivantes, quatre sont africaines, une sud-américaine et une australienne. Ils sont apparus pour la première fois dans les archives fossiles il y a 400 millions d'années.

L'espèce australienne a conservé les caractéristiques les plus ancestrales et a été classée à tort comme un amphibien lors de sa première découverte, en raison de son mélange bizarre de caractéristiques de poisson et de triton, y compris ses étranges nageoires lobées en forme de pattes. Ces étranges 'fossiles vivants' intermédiaires peuvent vivre jusqu'à 100 ans.

Les poissons-poumons australiens semblent toujours ressembler étroitement aux fossiles de leurs espèces ancestrales vieilles de 100 millions d'années (et maintenant éteintes) qui se sont hissées hors de l'eau, engendrant finalement des mammifères, des oiseaux, des reptiles et des amphibiens.

Son génome confirme que ce nageur avide d'air est notre plus proche parent vivant, battant l'autre concurrent, coelacanthes - un autre groupe de poissons à nageoires lobées.

Ainsi, dans la botte de foin géante du poisson-poumon australien, il y a des indices sur la façon dont les animaux ont fait la transition d'aquatique à terrestre.

«Cela… a nécessité un certain nombre d'innovations évolutives, notamment la respiration aérienne, les membres, la posture, la prévention de la dessiccation, l'excrétion d'azote, la reproduction et l'olfaction», ont déclaré les chercheurs. écrire dans leur papier .

Ils ont identifié les mêmes gènes responsables du développement de nos poumons embryonnaires déjà présents chez le poisson-poumon, tout comme nos os familiers du cubitus et du radius, et les gènes qui les codent. Les gènes de structuration des membres tétrapodes comme hox-c13 et sal1 n'avaient jamais été vus auparavant chez les poissons.

'Ces nouveautés auraient pu prédisposer le [ poissons à nageoires lobes] pour conquérir des terres démontrant comment le génome du poisson-poumon peut contribuer à une meilleure compréhension de cette transition majeure au cours de l'évolution des vertébrés», l'équipe écrivez .

Les chercheurs ont également trouvé d'énormes ajouts aux gènes du poisson-poumon associés à l'odorat - ce qui aurait été une nouvelle suite de capteurs adaptés au nouvel environnement de leurs ancêtres. Ces gènes codent pour les récepteurs des odeurs en suspension dans l'air, tandis que les groupes de récepteurs des odeurs en suspension dans l'eau ont diminué.

Bon nombre des gènes en excès qui gonflent leur génome lourd sont nés de sections copiées de leur ADN. Certains des chromosomes individuels du poisson-poumon contiennent autant de nucléotides que l'ensemble de notre génome humain.

Cette forme d'expansion du génome, par le biais de copies, est connue pour être un important moteur d'évolution , avec la preuve qu'il aide à fournir aux organismes la capacité de s'adapter rapidement à un environnement changeant.

Le poisson-poumon australien est un témoignage vivant incroyable de notre évolution, et après avoir préservé cette histoire génétique pendant si longtemps, il est maintenant menacée par les activités humaines altérant les habitats d'eau douce qu'il habite.

L'animal chasse les grenouilles, les vers et les escargots, ainsi que grignoter des plantes dans l'eau. Il repose généralement sur des branchies pour respirer, mais son poumon unique permet au poisson-poumon de faire surface pour respirer de l'air frais lorsque les conditions sèches réduisent leur environnement aqueux, le rendant trouble et stagnant.

'Il ne fait aucun doute que le génome nouvellement séquencé dévoilera davantage de secrets sur cet étrange vertébré à l'avenir', a dit La généticienne cellulaire IMP Elly Tanaka.

'Non seulement cela peut nous apprendre des choses sur les adaptations à la vie sur terre, mais cela peut aussi expliquer comment certains génomes évoluent pour devenir si gros.'

Cette recherche a été publiée dans La nature .

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