Platypus mangeant un ver. (John Carnemolla/Getty Images) La première carte complète d'un génome d'ornithorynque vient d'être publiée, et elle est tout aussi étrange que ce à quoi on pourrait s'attendre d'une créature avec 10 chromosomes sexuels, une paire d'éperons venimeux, une couche defourrure fluo, et la peau qui « transpire » le lait.
L'ornithorynque à bec de canard est vraiment l'une des créatures les plus étranges sur Terre. Avec l'échidné épineux, ces deux animaux australiens appartiennent à un groupe de mammifères hautement spécialisés, appelés monotrèmes, qui pondent des œufs mais nourrissent également leurs petits avec du lait.
Les gènes des deux sont relativement primitifs et inchangés, révélant un mélange bizarre de plusieurs classes d'animaux vertébrés, notamment des oiseaux, des reptiles et des mammifères.
Aussi différent que puisse paraître l'ornithorynque au premier abord, ce sont ces mêmes différences qui révèlent nos similitudes et notre ascendance commune avec les autres vertébrés de la Terre.
Les scientifiques pensent que son génome pourrait nous révéler des secrets sur notre propre évolution et sur la façon dont nos lointains ancêtres mammifères sont passés de la ponte à l'accouchement.
'Le génome complet nous a fourni les réponses à la façon dont certaines des caractéristiques bizarres de l'ornithorynque ont émergé', explique biologiste de l'évolution Guojie Zhang de l'Université de Copenhague.
'Dans le même temps, le décodage du génome de l'ornithorynque est important pour améliorer notre compréhension de l'évolution des autres mammifères, y compris nous, les humains.'
Au cours des années précédentes, un ornithorynque femelle avait une partie de son génome séquencé, mais sans aucune séquence de chromosome Y, de nombreuses informations manquaient.
À l'aide d'un ornithorynque mâle, les chercheurs ont maintenant créé une carte physique avec un génome d'ornithorynque très précis.
Aujourd'hui, les mammifères vivants sont divisés en trois groupes, dont les monotrèmes, les marsupiaux et les euthériens, ou « placentaires ». Nous, les humains, appartenons à ce dernier groupe.
Ensemble, ces deux derniers forment une sous-classe connue sous le nom de mammifères thériens . Les mammifères therians donnent tous naissance à des jeunes vivants, mais les monotrèmes sont tout simplement trop différents pour être également regroupés avec ce groupe.
On ne sait toujours pas quand ces trois groupes distincts ont commencé à diverger les uns des autres. Certains pensent que les monotrèmes se sont séparés en premier, suivis des marsupiaux et des euthériens. D'autres pensent que les trois groupes ont divergé à peu près au même moment .
Le génome de l'ornithorynque a maintenant aidé à éclaircir certaines des dates. Les données recueillies auprès des lignées d'échidnés et d'ornithorynques suggèrent que leur dernier ancêtre commun a vécu jusqu'à 57 millions d'années.
Pendant ce temps, les monotrèmes dans leur ensemble semblent avoir divergé des marsupiaux et des mammifères euthériens il y a environ 187 millions d'années.
Même après tout ce temps, l'ornithorynque semi-aquatique est resté remarquablement inchangé, occupant une niche dans la brousse australienne que de nombreux marsupiaux et mammifères ne peuvent tout simplement pas.
Les auteurs se sont particulièrement intéressés aux chromosomes sexuels de l'animal, qui semblent provenir indépendamment d'autres mammifères therians, qui contiennent tous une simple paire XY.
L'ornithorynque, cependant, est le seul animal connu avec 10 chromosomes sexuels (les échidnés en ont neuf). Les ornithorynques ont des chromosomes 5X et 5Y organisés en un anneau qui semble s'être brisé en morceaux au cours de l'évolution des mammifères.
En comparant ces informations chromosomiques aux génomes des humains, des opossums, des diables de Tasmanie, des poulets et des lézards, les auteurs ont découvert que les chromosomes sexuels de l'ornithorynque avaient plus en commun avec les oiseaux comme les poulets qu'avec les mammifères comme les humains.
Mais tandis que les ornithorynques pondent des œufs comme des poulets, ils nourrissent leur jeune lait comme des mammifères therians.
Il n'est donc pas trop surprenant que les génomes monotrèmes contiennent la plupart des gènes du lait que possèdent les autres mammifères therians.
Les gènes de caséine aident à coder certaines protéines dans le lait des mammifères, mais les monotrèmes semblent avoir des caséines supplémentaires avec des fonctions inconnues. Cela dit, leur lait n'est pas sans rappeler celui d'une vache, ou même d'un être humain en lactation.
En tant que tel, l'ornithorynque n'est probablement pas aussi dépendant des protéines d'œuf que d'autres espèces d'oiseaux et de reptiles, car il peut ensuite nourrir ses petits grâce aux glandes de lactation situées sur sa peau.
Son génome le soutient. Alors que les oiseaux et les reptiles dépendent de trois gènes qui codent pour les principales protéines de l'œuf, l'ornithorynque semble avoir perdu la majorité de ces gènes il y a environ 130 millions d'années. Les poulets ont aujourd'hui les trois gènes de protéines d'œuf, les humains n'en ont aucun et l'ornithorynque n'a plus qu'une seule copie entièrement fonctionnelle.
L'ornithorynque est un étrange entre-deux, et son génome est une sorte de pont vers notre propre passé évolutif.
«Il nous informe que la production de lait chez toutes les espèces de mammifères existantes a été développée grâce au même ensemble de gènes dérivés d'un ancêtre commun qui a vécu il y a plus de 170 millions d'années – aux côtés des premiers dinosaures dans la période jurassique,' Zhang dit .
Le génome complet a également révélé la perte de quatre gènes associés au développement des dents, qui ont probablement disparu il y a environ 120 millions d'années. Pour manger, l'ornithorynque utilise maintenant une paire d'assiettes en forme de corne pour broyer sa nourriture.
Les éperons venimeux sur ses pattes postérieures peuvent peut-être s'expliquer par les gènes de défensine de la créature, qui sont associés au système immunitaire d'autres mammifères, et semblent donner naissance à des protéines uniques dans leur venin. Les échidnés, dont les génomes complets ont également été séquencés, semblent avoir perdu ce gène clé du venin.
Les auteurs dire leurs résultats représentent 'certaines des biologies les plus fascinantes de l'ornithorynque et de l'échidné'.
«Les nouveaux génomes des deux espèces permettront de mieux comprendre les innovations therianes ainsi que la biologie et l'évolution de ces extraordinaires mammifères pondeurs d'œufs», ont-ils déclaré. conclure .
L'étude a été publiée dans La nature .