La plus grande comparaison génomique cartographie l’évolution animale le long d’autoroutes irréversibles

Des chercheurs de l'Université de Vienne ont réalisé la plus grande comparaison jamais effectuée de génomes animaux à l'échelle chromosomique, révélant que l'évolution de l'architecture de l'ADN animal suit un ensemble limité d'"autoroutes évolutives" à sens unique plutôt que de changer au hasard. L'étude, publiée le 19 août dans Science Advances, introduit un cadre appelé topologie génomique évolutive qui projette la diversité structurelle de 5 821 génomes issus de 4 454 espèces à travers 19 embranchements animaux sur une seule carte.univie+1

Une feuille de route de 600 millions d'années

Tous les animaux vivants descendent d'un ancêtre commun ayant existé il y a plus de 600 millions d'années. Depuis, les chromosomes ont fusionné, se sont divisés et réorganisés, mais jusqu'à présent, il était impossible de donner un sens à ces changements à travers toute l'étendue de la vie animale. La nouvelle étude, dirigée par Darrin Schultz et Oleg Simakov, a surmonté cet obstacle en travaillant exclusivement avec des assemblages à l'échelle chromosomique, qui placent chaque gène dans l'ordre le long de chromosomes complets plutôt que d'offrir la vue fragmentée typique de la plupart des génomes séquencés.sflorg+1

"Pour la première fois, nous pouvons voir des milliers de génomes sur une seule carte et retracer les chemins uniques le long desquels l'ADN des animaux a évolué", a déclaré Schultz, qui a mené ces travaux en tant que chercheur postdoctoral à Vienne et est désormais professeur adjoint à l'Université Lehigh.univie+1

La fusion avec mélange : un aller simple

Au cœur des découvertes se trouve un processus que l'équipe appelle "fusion avec mélange". Lorsque deux chromosomes ancestraux fusionnent, leurs gènes s'entremêlent de manière permanente et irréversible. Parce que le processus est irréversible, il agit comme un marqueur fiable d'ascendance commune et pousse les principaux groupes animaux vers des régions distinctes et sans chevauchement de ce que les chercheurs appellent l'"espace de l'architecture génomique".sflorg+1

"Comprendre ces règles de l'évolution ne nous renseigne pas seulement sur le passé", a déclaré Simakov. "Cela nous permet également de nous demander vers quoi l'évolution du génome pourrait se diriger ensuite et nous permet d'identifier des mesures clés pour la conservation de la biodiversité animale".univie

Implications pour la conservation et la recherche future

Le cadre signale les lignées occupant des positions uniques et isolées sur la carte, des groupes tels que les éponges siliceuses, les moustiques et les vers de terre dont l'architecture génomique n'a aucun parallèle proche. Ces organismes évolutivement distincts pourraient être prioritaires pour des études plus approfondies ou des efforts de conservation. L'équipe a également démontré que la topologie peut simuler les directions possibles de l'évolution future du génome, offrant un outil pour explorer comment la biodiversité pourrait continuer à évoluer.lifescience+1